ANALIZA SUBSTANȚELOR ORGANICE

(analiza organizațională învechită), calități. și cantități. determinarea componenţei org. in-in si stabilirea structurii lor.

La determinarea calităţilor. alcătuirea org. folosesc o varietate de metode bazate pe chimie. p-tions, însoțite de formarea de produse cu proprietăți caracteristice (culoare, miros, temperaturi de topire etc.), și pe măsurători fizice. și fizico-chimic (cromatografice, spectrale etc.) caracteristici ale compuşilor identificaţi.

Cu cantități, analiza org. se stabileşte cantitatea de reactiv care intră în distribuţie cu org determinată. conn., sau măsurare dif. fizic și fizico-chimic caracteristicile asociate cu numărul de compuși care se determină.

O.v. A. include analiza elementara, grup structural (inclusiv funcțional și stereospecific), analiză moleculară, analiză de fazăȘi analiză structurală.

Din punct de vedere istoric, metodele de analiză elementară a organizației au fost primele care au fost dezvoltate. in-in (A. Lavoisier, sfârşitul secolului al XVIII-lea), pe baza oxidării lor şi gravimetrice, titrimetrice. sau gazometrică determinarea compuşilor simpli formaţi. elemente individuale. Primele metode elementare analiza microchimică(microanaliza) a fost dezvoltat de F. Pregl la început. Secolului 20 Din a 2-a jumătate. Secolului 20 Pentru analiza elementară, metodele automate sunt utilizate pe scară largă. analizoare bazate pe arderea probei analizate org. in-va si gaz cromato-grafic. separarea si determinarea produselor de ardere. Analizorul este echipat cu computer și automat sistem de introducere a probei.

Analiza izotopică a org. scopul este de a determina conținutul de izotopi individuali din ei, precum și de a determina raportul aceleiași org. compuși care conțin diferiți sau combinații ale acestora. În acest scop, se utilizează cel mai adesea spectrometria de masă sau cromatografia multiplă gaz-lichid (de exemplu, la separarea formelor obișnuite și deuterate de metan sau benzen). Naib. cromatografia-spectrometria de masă este eficientă.

Majoritatea metodelor de analiză funcțională se bazează pe interacțiune. funcții individuale grup org. conn. cu reactivi adecvati. Astfel de districte pot fi selective sau limitat selective, adică sunt caracteristice. numai pentru unul sau mai multe. funcţional grupuri.

Cel mai adesea se folosesc soluții asociate cu formarea sau dispariția unor substanțe, baze, agenți oxidanți, agenți reducători, apă, gaze și, mai rar, sedimente și substanțe colorate. Compușii și bazele rezultate determină titrare acido-bazicăîn medii acvatice sau neapoase. Într-un mediu non-apos, potențiometrice separate titrarea compușilor și bazelor de diferite rezistențe atunci când sunt prezente împreună.

În cazul oxido-reducerii. soluții, a căror viteză este mică, se utilizează de obicei titrarea inversă, adică excesul de reactiv este titrat. Despre formarea sau absorbția apei în raioanele org. conn. pe baza definiţiei pluralului. funcţional grupuri folosind reactivul lui Fischer(Vezi si acvametrie).

Metodele bazate pe debite, care sunt însoțite de eliberarea sau absorbția de gaz, sunt rar utilizate, deoarece măsurarea volumului sau presiunii necesită de obicei echipamente voluminoase.

Măsurătorile gravimetrice se bazează pe formarea sedimentelor. metode pentru determinarea unui număr mic de funcţii. grupuri. Compușii ușor solubili utilizați în aceste cazuri sunt, de regulă, metalici. acizi carbonici și sulfonici, săruri org. baze, conexiuni complexe. (inclusiv cele chelate).

Formarea compușilor colorați. adesea destul de specific și vă permite să determinați selectiv funcția. grupuri fotometrice metode. Soluțiile care duc la formarea de compuși fluorescenți au devenit larg răspândite (mai ales în microanaliză), deoarece sensibilitatea determinării funcției. Grupul în acest caz este destul de mare.

Un tip special de funcțional. analiza ia în considerare metode bazate pe preliminar. se determină interacţiunea substanţei cu reactivii şi determinarea produsului rezultat. De exemplu, aromatice după nitrare poate fi determinată polarografic, iar relația dintre gruparea amino și clorura de naftalen sulfonil poate fi determinată fluorometric.

Mai jos sunt exemple dintre cele mai multe. metode funcționale frecvent utilizate. analiză.

Determinarea hidrogenului activ în alcooli, amine, amide, compuși carbonici și sulfonici, mercaptani și sulfonamide se bazează pe interacțiunile acestora. cu reactivi Grignard (de obicei iodură de metil magneziu; vezi Metoda Cerevitinei)sau cu LiAlH 4 și măsurarea volumului de metan sau respectiv hidrogen eliberat. Activ în acetilenă și omologii acesteia se determină prin soluția cu săruri Ag(I), Hg(I) sau Cu(I) cu ultima titrimetrică. determinarea celor separate.

Conexiuni cu nesaturate legăturile carbon-carbon sunt cel mai adesea bromurate, iodate sau hidrogenate. În primele două cazuri, Br2 sau I2 nereacţionat este determinat iodometric, iar în timpul hidrogenării se măsoară volumul de H2 absorbit. Numărul de legături duble poate fi determinat prin adăugarea de săruri de mercur la ultima. titrarea substanţei eliberate.

La determinarea grupărilor hidroxil, ele folosesc cel mai adesea anhidridă acetică, ftalică sau piromelitică, al cărei exces este titrat. Puteți folosi cloruri acide. Grupările hidroxi din fenoli sunt de obicei titrate cu soluții de bază într-un mediu neapos. Fenolii sunt ușor bromurați și combinați cu săruri de diazoniu, de aceea sunt titrați cu soluții de Br 2 sau săruri de diazoniu, sau se adaugă un amestec bromur-bromat la soluția studiată, excesul se determină iodometric (vezi și reacția lui Falin).

Carbohidrații pot fi determinați prin oxidare cu periodat de sodiu și ulterior. titrarea agentului oxidant în exces sau a compuşilor formaţi. Au fost dezvoltate numeroase. variante ale acestei metode (vezi, de exemplu, reacția Malaprada).

Pentru a determina org. compușii peroxi (inclusiv peroxiacizii) folosesc cel mai adesea interacțiunea lor. cu KI și ulterioare titrarea I2 eliberată cu soluţie de Na2S2O3.

Analiza compușilor alcoxi constă în interacțiune. a substanței analizate cu acid iodhidric pentru a forma ioduri de alchil (vezi. metoda Zeisel). Acestea din urmă sunt determinate prin diferite metode - gravimetric (sub formă de AgI) sau titrimetric (titrare acido-bazică). Compușii carbonului pot fi determinați în mod similar. Pentru a identifica grupările alcoxi C1-C4, iodurile de alchil rezultate sunt transformate în compuși de amoniu cuaternar, care sunt analizați prin cromatografie în strat subțire sau pe hârtie.

Definiția grupărilor epoxidice se bazează pe reacția lor cu acid clorhidric pentru a forma clorhidrine; la finalizarea soluției, excesul de HCI este titrat cu soluție alcalină.

Pentru determinarea compuşilor carbonilici. (aldehide si cetone) max. este adesea folosită oxidarea, adică conversia lor în interacțiune. cu clorhidrat de hidroxilamină; HCl eliberat ca rezultat al reacției este titrat cu o soluție alcalină (punctul final al titrarii este stabilit cu ajutorul unui indicator sau potențiometric). Există un număr mare de modificări ale acestei metode. Aldehidele pot fi determinate și prin soluția cu bisulfit Na urmată de. titrare acido-bazică. Mai puțin utilizate sunt aldehidele cu ioni Ag +, reacția cu hidrazine și formarea bazelor Schiff.

Chinonele sunt reduse cu clorură de Ti(III) sau sulfat V(II); excesul de agent reducător se determină titrimetric. Chinonele pot fi determinate și iodometric.

Pentru a determina compușii de carbon și sărurile acestora, max. Titrarea acido-bazică este adesea folosită în medii neapoase.

Au fost dezvoltate un număr mare de metode pentru analiza derivaților de carbon. Anhidridele după hidroliza lor într-o soluție sunt titrate cu soluții alcaline. În cazul analizării unui amestec dintr-un acid și anhidrida acestuia, suma ambelor substanțe se determină prin titrare acido-bazică, apoi anhidrida se amestecă cu morfolina sau anilină și se titraază acizii eliberați. În acest din urmă caz, puteți determina și excesul de bază prin titrare cu soluție de HCI. Halogenurile acide sau amestecurile lor cu compuși se determină în același mod. În acest caz, în loc de soluții cu amine, se folosesc adesea interacțiuni. halogenură acidă cu alcool și ultimul. titrare separată a liberului acidul carbonic și acidul bogat în halogen eliberat cu soluție alcalină.

Determinarea esterilor de carbon se bazează pe hidroliza lor cu o soluție alcalină, excesul este titrat cu o soluție. Cantități mici de esteri sunt de obicei determinate spectrofotometric sub formă de săruri Fe(III) ale acizilor hidroxamici formate în timpul interacțiunii. esteri cu hidroxilamina.

Pentru a determina org care conțin azot. au fost propuse un număr mare de metode. Compușii capabili de reducere (nitro-, nitrozo-, ) se determină titan- sau vanadatometric: se adaugă o soluție în exces de sare Ti(III) sau V(II) și agentul reducător nereacționat este titrat cu o soluție de Fe(III) sare.

Titrarea soluției de ramie (de obicei HClO4) într-un mediu neapos este utilizată pe scară largă în determinare. Această metodă vă permite adesea să determinați separat organizația. și non-org. baze în amestecuri, precum și org. baze de putere variabilă atunci când sunt prezente împreună. Aminele pot fi determinate, ca și derivații hidroxi, prin raportul dintre acilarea lor. Pentru a determina aromatice primare. aminele sunt adesea titrate cu soluție într-un mediu acid, însoțite de formarea unui compus diazoic. O titrare similară a aminelor secundare duce la N-nitrozarea acestora și este, de asemenea, utilizată în analiză. În timpul microanalizei aromatice primare. amine, compușii diazo rezultați sunt de obicei combinați cu componentele azo corespunzătoare și colorantul rezultat este determinat spectrofotometric. În cazul analizării amestecurilor de amine primare, secundare și terțiare, titrarea cu soluție de HClO 4 este utilizată cel mai adesea în mediu neapos al amestecului inițial (toate aminele sunt titrate), amestecul după acetilarea cu anhidridă acetică (numai terțiar). aminele sunt titrate) iar amestecul după tratare cu acetilacetonă sau aldehidă salicilică (se titrează suma aminelor secundare și terțiare).

Pentru a determina sărurile de arildiazoniu cu o soluție a substanței analizate, se titrați porțiunile cântărite ale componentului azo (3-metil-1-fenil-5-pirazolonă, m-fenilendiamină etc.) sau se adaugă o soluție a componentului azo la analizat. soluție, excesul la Roiul este titrat cu soluție de NaNO 2 în mediu acid. În cazul analizei compușilor diazo, se poate folosi și gazometria. analiza bazata pe descompunerea compusului studiat. cu eliberarea de N 2, al cărui volum este măsurat. Uneori, ca și în cazul analizei aminelor, compușii diazo sunt determinați prin combinarea cu ultimele. bogat spectrofotometric. determinarea colorantului rezultat.

Hidrazinele sunt de obicei titrate iodometric. În cazul tiolilor se poate folosi și interacțiunea. acestea cu săruri de argint sau titrare acido-bazică. Org. sulfurile se oxidează cu un amestec de bromură-bromat, excesul se determină titrimetric.

Răspândit pentru calitate. și cantități. funcţional De asemenea, au fost analizate metode selective și destul de sensibile de spectroscopie IR și RMN.

Apariția analizei stereospecifice a org. in-in a 2-a repriza. Secolului 20 asociată cu dezvoltarea cromatografică metode. Pentru a separa enantiomerii, cel mai adesea se realizează o reacție preliminară între substanțele analizate și reactivii optic activi pentru a forma diastereomeri, care sunt apoi separați prin cromatografie gaz-lichid sau lichid de înaltă performanță pe coloane cu faze staționare optic active.

Analiza moleculară a org. in-in fondat ch. arr. privind utilizarea cromatografiei și altele. metode spectrale, care fac posibilă stabilirea structurii org. conexiuni.

Analiza de fază, care permite analiza calitativă și cantitativă a materialelor cristaline. formularele org conexiune, realizată folosind radiografieȘi electronografie. Raze X, analiză structurală vă permite să setați structura structurală a organizației cu mare precizie. v-va, determinați lungimile legăturilor dintre atomi și unghiurile dintre legături.

Metodele de analiză enumerate mai sus se bazează pe determinarea directă a substanțelor analizate sau a derivaților obținuți din acestea. În O. v. A. Metodele indirecte sunt, de asemenea, adesea folosite. Deci, de exemplu, compușii de carbon pot fi izolați din amestecul analizat sub formă de argint puțin solubil sau alte săruri și apoi folosind metoda de absorbție atomică. spectroscopie sau analiză de fluorescență cu raze X pentru a determina cantitatea de metal corespunzător; Pe baza rezultatelor unei astfel de analize, se poate calcula conținutul de dioxid de carbon. În cromatografia lichidă este eficientă utilizarea detectării indirecte a substanțelor separate, în care se adaugă o componentă activă la faza mobilă, formând compuși ușor detectabili cu produsele de separare sau cu substanțele care se cromatografiază.

Metodele de analiză și echipamentul utilizat depind de sarcina specifică a lui O. v. a.: determinarea ingredientului principal al amestecului, org. sau non-org. impuritati in org. wow, org. impurități în anorganice in-ve sau analiza unui amestec complex multicomponent de in-in.

Metode O. sec. A. utilizat pe scară largă în dezvoltarea tehnologiei industriale. produs de org. produse și în procesul de producție propriu-zis pentru dezvoltarea metodelor de analiză a materiilor prime, auxiliare. in-in, intre. produse în diferite stadii de producție, pentru a controla producția. proces, produse finite, ape uzate și emisii de gaze, pentru a identifica impuritățile din produsele intermediare și finale și pentru a dezvolta analiți. tehnici care asigură cinetica necesară. cercetare. În toate cazurile, este necesar să o alegeți pe cea optimă. opțiuni pentru metodele de analiză și combinațiile acestora în conformitate cu cerințele de viteză, reproductibilitate, precizie etc.

La dezvoltarea unui analit. părți de normativ și tehnic. documentatie pentru materii prime, auxiliare. materialele și produsele finite stabilesc în primul rând numărul minim necesar și suficient de analiți. indicatori. Astfel de indicatori includ punctul de topire, pH-ul, conținutul de bază. substanțe din produs, care se determină printr-o metodă directă (de obicei titrimetric folosind potențiometrie) sau indirect, prin scăderea din masa întregului produs a masei de impurități determinate prin cromatografie. (cel mai des), electrochimic. sau spectrofotometric. metode. Când utilizați funcția analiza pentru a determina principalul itemii aleg de obicei o metodă care implică determinarea acestui articol după funcție. grup format în ultima etapă a primirii acestuia. Dacă este necesar, atunci când substanța analizată este obținută prin sinteză în mai multe etape, aceasta se determină în funcție de diferite funcții. grupuri. Analist. metodele alese pentru analiza materiilor prime si a produselor finite trebuie sa aiba Ch. arr. reproductibilitate și precizie bună.

Metodele analitice utilizate în controlul producției trebuie să fie rapide și continue (de exemplu, metria redox, pHmetria, ). Baza metodelor de monitorizare a proceselor de producție este org. in-in se află adesea definiția unei funcții de dispariție. grup, adică un grup în curs de transformare la o anumită etapă de producție, ceea ce face posibilă înregistrarea cu precizie a sfârșitului etapei corespunzătoare. În acest caz, cromatografia în strat subțire, gaz-lichid, cromatografia lichidă de înaltă performanță, spectrofotometria și electrochimia sunt utilizate pe scară largă. metode, flux-injectare. analiză.

Pentru analiză vor fi intervale. titrimetria este folosită cel mai adesea pentru produsele fabricate și pentru analiza reacțiilor. amestecuri-complex cromatografic. și metode spectrale, inclusiv cromatografia în gaz-spectrometrie de masă, o combinație de cromatografia în gaz cu spectroscopie în infraroșu cu transformată Fourier.

Analiza obiectelor de mediu a căpătat o mare importanță. La elaborarea unor metode adecvate de analiză de bază cerințele pentru acestea sunt sensibilitatea ridicată și identificarea corectă a substanțelor care se determină. Aceste cerințe sunt îndeplinite prin cromatografie gazoasă-spectrometrie de masă folosind două sau mai multe faze staționare.

În clinică analiza (analiza sângelui, urinei, țesuturilor și a altor obiecte pentru conținutul de medicamente, metaboliți, steroizi, aminoacizi etc.) importantă nu este doar sensibilitatea, acuratețea și rapiditatea analizei, ci și reproductibilitatea rezultatelor acesteia. Atunci când această din urmă cerință este critică, se utilizează cromatografie gazoasă-spectrometrie de masă în condiții standard, precum și injecție cu flux de mare debit. analiză și o varietate de metode enzimatice cu selectivitate ridicată.

Lit.: Guben Weil, Metode de chimie organică, vol. 2, Metode de analiză, trad. cu el. Ed. a IV-a, M.. 1963; Cheronis N. D., Ma T. S., Micro- și semi-micro metode de analiză funcțională organică, trans. din engleză, M., 1973; Siggia S.. Hannah J. G., Analiza organică cantitativă pe grupe funcționale, trad. din engleză, M.; 1983. B. eu. Kolokolov.

Enciclopedie chimică. - M.: Enciclopedia Sovietică. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .

Vedeți ce este „ANALIZA SUBSTANȚELOR ORGANICE” în ​​alte dicționare:

Analiza apei este o metodă de studiere a proprietăților și calităților apei. Este folosit pentru a determina cantitatea de diferite substanțe din apă care este în contact cu oamenii în scopuri industriale și casnice sau în scopuri științifice. Cuprins 1 Tipuri de apă pentru ... ... Wikipedia

Analiza solului este un ansamblu de operații efectuate pentru a determina compoziția, proprietăți fizico-mecanice, fizico-chimice, chimice, agrochimice și biologice ale solului. Efectuați mecanice (granulometrice), chimice, ... ... Wikipedia

ANALIZA APEI- se realizeaza pentru determinarea calitatii apei si determinarea posibilitatii de utilizare a acesteia pentru alimentarea iazurilor piscicole. A.v. se desfășoară de patru ori pe an: primăvara (în timpul viiturii de primăvară), la mijlocul verii (iulie), toamna (în timpul toamnei... ... Piscicultură de iaz

analiză- ANALIZA (din greaca analiza, descompunere, dezmembrare) este procedura de impartire reala sau mentala a unui obiect, fenomen sau proces, precum si a relatiilor acestora in componente, elemente, proprietati, functii si subsisteme. Procedura... ... Enciclopedia Epistemologiei și Filosofia Științei

Identificarea (detecția) componentelor analizate și în cantități aproximative, evaluarea conținutului acestora în ape și materiale. Ca componente poate fi atomi și ioni, izotopi ai elementelor și nuclizi individuali, molecule, funcționale. grupuri si radicali... Enciclopedie chimică

Determinarea conținutului (masă, concentrație etc.) sau a cantităților. raporturile componentelor din proba analizată. Componentele determinate pot fi. atomi, molecule, izotopi, funcționali. grupuri, faze etc. (vezi Analiza elementară, Moleculară ...... Enciclopedie chimică

Studiul materiei organice începe cu izolarea și purificarea acesteia.

1. Precipitații

Precipitare– separarea unuia dintre compușii unui amestec gazos sau lichid de substanțe într-un precipitat, cristalin sau amorf. Metoda se bazează pe modificarea condițiilor de solvatare.Efectul solvației poate fi mult redus și substanța solidă poate fi izolată în formă pură folosind mai multe metode.

Una dintre ele este că produsul final (numit adesea țintă) este transformat într-un compus asemănător sării (sare simplă sau complexă), doar dacă este capabil de interacțiune acid-bază sau de formare a complexului. De exemplu, aminele pot fi transformate în săruri de amoniu substituite:

(CH 3) 2 NH + HCl -> [(CH 3) 2 NH 2 ] + Cl – ,

și acizi carboxilici, sulfonici, fosfonici și alți acizi - în săruri prin acțiunea alcalinelor corespunzătoare:

CH3COOH + NaOH -> CH3COO – Na + + H2O;

2CH 3 SO 2 OH + Ba(OH) 2 -> Ba 2+ (CH 3 SO 2 O) 2 – + H 2 O;

CH3P(OH)2O + 2AgOH -> Ag(CH3PO3)2– + 2H2O.

Sărurile ca compuși ionici se dizolvă numai în solvenți polari (H 2 O, ROH, RCOOH etc.) Cu cât astfel de solvenți intră mai bine în interacțiuni donor-acceptor cu cationii și anionii sării, cu atât este mai mare energia eliberată în timpul solvației și solubilitatea mai mare. În solvenții nepolari, cum ar fi hidrocarburile, eterul de petrol (benzină ușoară), CHCl 3, CCl 4 etc., sărurile nu se dizolvă și nu se cristalizează (sare) atunci când acești solvenți sau similari sunt adăugați la o soluție de sare asemănătoare. compuși. Bazele sau acizii corespunzători pot fi ușor izolați din săruri în formă pură.

Aldehidele și cetonele de natură nearomatică, adăugând hidrosulfit de sodiu, cristalizează din soluții apoase sub formă de compuși slab solubili.

De exemplu, acetona (CH 3 ) 2 CO din soluții apoase cristalizează cu hidrosulfit de sodiu NaHSO 3 sub forma unui derivat de hidrosulfit ușor solubil:

Aldehidele se condensează ușor cu hidroxilamină, eliberând o moleculă de apă:

Produsele formate în acest proces se numesc oxime Sunt lichide sau solide.Oximele au un caracter slab acid, manifestat prin faptul că hidrogenul grupării hidroxil poate fi înlocuit cu un metal și, în același timp - un caracter slab bazic, deoarece oximele se combină cu acizi, formând săruri. precum sărurile de amoniu.

Când este fiert cu acizi diluați, are loc hidroliza, eliberând aldehida și formând o sare de hidroxilamină:

Astfel, hidroxilamina este un reactiv important care face posibila izolarea aldehidelor sub forma de oxime din amestecuri cu alte substante cu care hidroxilamina nu reactioneaza.Oximele pot fi folosite si pentru purificarea aldehidelor.

La fel ca hidroxilamina, hidrazina H 2 N–NH 2 reacţionează cu aldehidele; dar de vreme ce în molecula de hidrazină există două grupe NH 2, aceasta poate reacţiona cu două molecule de aldehidă.Ca urmare, se utilizează de obicei fenilhidrazina C 6 H 5 –NH–NH 2, adică. produsul înlocuirii unui atom de hidrogen într-o moleculă de hidrazină cu o grupare fenil C 6 H 5:

Produșii de reacție ai aldehidelor cu fenilhidrazina se numesc fenilhidrazone.Fenilhidrazonele sunt lichide și solide și cristalizează bine. Când sunt fierte cu acizi diluați, cum ar fi oximele, sunt supuse hidrolizei, în urma căreia se formează aldehidă liberă și sare de fenilhidrazină:

Astfel, fenilhidrazina, ca și hidroxilamina, poate servi la izolarea și purificarea aldehidelor.

Uneori se folosește în acest scop un alt derivat de hidrazină, în care atomul de hidrogen este înlocuit nu cu o grupare fenil, ci cu o grupare H2N-CO. Acest derivat de hidrazină se numește semicarbazidă NH2 –NH–CO–NH2. Produșii de condensare ai aldehidelor cu semicarbazidă se numesc semicarbazone:

De asemenea, cetonele se condensează ușor cu hidroxilamină pentru a forma cetoxime:

Cu fenilhidrazină, cetonele dau fenilhidrazone:

și cu semicarbazide - semicarbazone:

Prin urmare, hidroxilamina, fenilhidrazina și semicarbazida sunt utilizate pentru izolarea cetonelor din amestecuri și pentru purificarea lor în aceeași măsură ca pentru izolarea și purificarea aldehidelor.Este, desigur, imposibil să se separe aldehidele de cetone în acest fel.

Alchinele cu o legătură triplă terminală reacționează cu o soluție de amoniac de Ag2O și sunt eliberate sub formă de alchinide de argint, de exemplu:

2(OH) – + HC=CH -> Ag–C=C–Ag + 4NH3 + 2H2O.

Aldehidele, cetonele și alchinele inițiale pot fi izolate cu ușurință din produșii de substituție slab solubili în forma lor pură.

2. Cristalizarea

Metode de cristalizare separarea amestecurilor și purificarea profundă a substanțelor se bazează pe diferența de compoziție a fazelor formate în timpul cristalizării parțiale a topiturii, soluției și fazei gazoase. O caracteristică importantă a acestor metode este coeficientul de separare de echilibru, sau termodinamic, egal cu raportul dintre concentrațiile componentelor din fazele de echilibru - solid și lichid (sau gaz):

Unde XȘi y– fracțiunile molare ale componentului în faza solidă și respectiv lichidă (sau gazoasă). Dacă X<< 1, т.е. разделяемый компонент является примесью, k 0 = X / y. În condiții reale, echilibrul nu este de obicei atins; gradul de separare în timpul monocristalizării se numește coeficient efectiv de separare k, care este întotdeauna mai puțin k 0 .

Există mai multe metode de cristalizare.

La separarea amestecurilor folosind metoda cristalizare direcțională recipientul cu soluția inițială se deplasează lent din zona de încălzire în zona de răcire.Cristalizarea are loc la limita zonelor, al cărui față se mișcă cu viteza de mișcare a recipientului.

Este folosit pentru a separa componente cu proprietăți similare. topirea zonei lingouri curățate de impurități într-un recipient alungit care se mișcă lent de-a lungul unuia sau mai multor încălzitoare. O secțiune a lingoului din zona de încălzire se topește și se cristalizează din nou la ieșire din ea. Această metodă oferă un grad ridicat de purificare, dar este slab productivă, de aceea este utilizat în principal pentru curățarea materialelor semiconductoare (Ge, Si etc.).

Cristalizarea coloanei în contracurent este produs într-o coloană, în partea superioară a căreia există o zonă de răcire în care se formează cristale, iar în partea inferioară există o zonă de încălzire în care se topesc cristalele.Cristalele din coloană se mișcă sub influența gravitației sau folosind , de exemplu, un șurub în direcția opusă mișcării lichidului.Metodă caracterizată prin productivitate ridicată și randament ridicat de produse purificate.Se folosește la producerea naftalinei pure, acid benzoic, caprolactamă, fracțiuni de acizi grași etc.

Pentru separarea amestecurilor, uscarea și purificarea substanțelor într-un sistem solid-gaz, acestea sunt utilizate sublimare (sublimare)Și desublimare.

Sublimarea se caracterizează printr-o diferență mare în condițiile de echilibru pentru diferite substanțe, ceea ce face posibilă separarea sistemelor multicomponente, în special, la obținerea de substanțe de înaltă puritate.

3. Extracție

Extracţie- o metodă de separare bazată pe extracția selectivă a unuia sau mai multor componente ale amestecului analizat folosind solvenți organici - extractanți.De regulă, extracția este înțeleasă ca procesul de distribuire a unei substanțe dizolvate între două faze lichide nemiscibile, deși în general unul dintre fazele pot fi solide (extracția din solide) sau gazoase. Prin urmare, o denumire mai exactă a metodei este extracția lichid-lichid, sau pur și simplu extractia lichid-lichid De obicei în chimia analitică se folosește extracția substanțelor dintr-o soluție apoasă folosind solvenți organici.

Distribuția substanței X între faza apoasă și organică în condiții de echilibru respectă legea echilibrului distribuției. Constanta acestui echilibru, exprimată ca raport între concentrațiile de substanțe în două faze:

K= [X] org / [X] aq,

la o anumită temperatură există o valoare constantă care depinde numai de natura substanței și a ambilor solvenți.Această valoare se numește constanta de distributie Poate fi estimat aproximativ prin raportul dintre solubilitatea substanței în fiecare dintre solvenți.

Se numește faza în care componenta extrasă a trecut după extracția lichidă extrage; faza epuizata din aceasta componenta - rafinat.

În industrie, cea mai comună este extracția în mai multe etape în contracurent.Numărul necesar de etape de separare este de obicei 5-10, iar pentru compușii greu de separat – până la 50-60. Procesul include o serie de operațiuni standard și speciale. Prima include extracția în sine, spălarea extractului (pentru a reduce conținutul de impurități și îndepărtarea soluției surse prinse mecanic) și reextracție, adică transferul invers al compusului extras în faza apoasă în scopul prelucrării sale ulterioare într-o soluție apoasă sau purificării prin extracție repetată Operațiile speciale sunt asociate, de exemplu, cu o schimbare a stării de oxidare a componentelor separate.

Extracție lichid-lichid într-o singură etapă, eficientă numai la constante de distribuție foarte mari K, sunt utilizate în principal în scopuri analitice.

Dispozitive de extracție a lichidelor - extractoare– poate fi cu contact de fază continuu (coloane) sau treptat (mixere-decantatoare).

Deoarece în timpul extracției este necesară amestecarea intensă a două lichide nemiscibile, se folosesc în principal următoarele tipuri de coloane: pulsatoare (cu mișcare alternativă a lichidului), vibratoare (cu un pachet vibrant de plăci), disc rotativ (cu un pachet de discuri care se rotesc pe un arbore comun), etc. d.

Fiecare treapta a mixerului-decantator are o camera de amestecare si decantare.Amestecarea poate fi mecanica (mixere) sau pulsata; multietapa se realizeaza prin conectarea numarului necesar de sectiuni intr-o cascada.Sectiunile pot fi asamblate intr-o carcasa comuna (extractoare de cutie). Mixere-decantatoare au un avantaj fata de coloanele in procese cu un numar mic de trepte sau cu debite foarte mari de lichide.Dispozitivele centrifuge sunt promițătoare pentru prelucrarea debitelor mari.

Avantajele extracției lichid-lichid sunt costurile reduse ale energiei (nu există tranziții de fază care necesită alimentare externă cu energie); posibilitatea de a obține substanțe foarte pure; posibilitatea automatizării complete a procesului.

Extracția lichid-lichid este utilizată, de exemplu, pentru a izola hidrocarburile aromatice ușoare din materiile prime petroliere.

Extracția unei substanțe cu un solvent din faza solidă folosit adesea în chimia organică pentru extragerea compușilor naturali din obiecte biologice: clorofila din frunzele verzi, cofeina din masa de cafea sau ceai, alcaloizi din materiale vegetale etc.

4. Distilare și rectificare

Distilarea și rectificarea sunt cele mai importante metode de separare și purificare a amestecurilor lichide, bazate pe diferența de compoziție a lichidului și a vaporilor formați din acesta.

Distribuția componentelor amestecului între lichid și vapori este determinată de valoarea volatilității relative α:

αik= (yi/ Xi) : (yk / Xk),

Unde XiȘi Xk,yiȘi yk– fracțiunile molare ale componentelor iȘi k respectiv, într-un lichid și vaporii formați din acesta.

Pentru o soluție formată din două componente,

Unde XȘi y– fracțiunile molare ale componentului volatil în lichid și respectiv vapori.

Distilare(distilarea) se realizează prin evaporarea parțială a lichidului și condensarea ulterioară a aburului.Ca urmare a distilării, fracția distilată este distilat– este îmbogățit cu o componentă mai volatilă (cu fierbere scăzută), iar lichidul nedistilat – reziduu de TVA– mai putin volatil (fierbere mare).Distilarea se numeste simpla daca o fractiune este distilata din amestecul initial, iar fractionata (fractionala) daca sunt distilate mai multe fractii.Daca este necesara reducerea temperaturii procesului se foloseste distilare cu vapori de apă sau un gaz inert care barbote printr-un strat de lichid.

Există distilare convențională și moleculară. Distilarea convențională sunt efectuate la astfel de presiuni atunci când calea liberă a moleculelor este de multe ori mai mică decât distanța dintre suprafețele de evaporare a lichidului și de condensare a vaporilor. Distilarea moleculară efectuată la presiune foarte scăzută (10 –3 – 10 –4 mm Hg), când distanța dintre suprafețele de evaporare a lichidului și de condensare a vaporilor este proporțională cu drumul liber al moleculelor.

Distilarea convențională este utilizată pentru a purifica lichide din impuritățile cu volatilitate scăzută și pentru a separa amestecuri de componente care diferă semnificativ în volatilitatea relativă.Distilarea moleculară este utilizată pentru a separa și purifica amestecuri de substanțe slab volatile și instabile termic, de exemplu, la izolarea vitaminelor din ulei de pește și uleiuri vegetale.

Dacă volatilitatea relativă α este scăzută (componente cu punct de fierbere scăzut), atunci separarea amestecurilor se realizează prin rectificare. Rectificare– separarea amestecurilor lichide în componente practic pure sau fracții care diferă în punctele de fierbere. Pentru rectificare, se folosesc de obicei dispozitive de coloană, în care o parte din condensat (reflux) este returnată pentru irigare în partea superioară a coloanei.În acest caz, se realizează un contact repetat între fluxurile fazelor lichide și de vapori. forța motrice a redresării este diferența dintre concentrațiile reale și de echilibru ale componentelor din faza de vapori, corespunzătoare compoziției date a fazei lichide.Sistemul vapor-lichid se străduiește să atingă o stare de echilibru, în urma căreia vaporii, la contactul cu lichidul, este îmbogățit cu componente foarte volatile (cu fierbere scăzută), iar lichidul - cu componente scăzute volatile (cu fierbere ridicată).Deoarece lichidul și aburul se deplasează unul spre celălalt (în contracurent), cu suficient la înălțimea coloanei în partea sa superioară, se poate obține o componentă aproape pură, foarte volatilă.

Rectificarea poate fi efectuată la presiune atmosferică sau ridicată, precum și în condiții de vid.La presiune redusă, punctul de fierbere scade și volatilitatea relativă a componentelor crește, ceea ce reduce înălțimea coloanei de distilare și permite separarea amestecurilor de substanțe instabile termic.

Prin proiectare, aparatele de distilare sunt împărțite în bătătorit, în formă de discȘi film rotativ.

Rectificarea este utilizată pe scară largă în industrie pentru producerea de benzină, kerosen (rectificarea uleiului), oxigen și azot (rectificare a aerului la temperatură joasă) și pentru izolarea și purificarea profundă a substanțelor individuale (etanol, benzen etc.).

Deoarece substanțele organice sunt în general instabile termic, pentru purificarea lor profundă, de regulă, coloane de distilare umplute funcționând în vid.Uneori, pentru a obține substanțe organice deosebit de pure, se folosesc coloane rotative de film, care au o rezistență hidraulică foarte scăzută și un timp scurt de rezidență al produsului în ele.De regulă, rectificarea în acest caz se efectuează în un vid.

Rectificarea este utilizată pe scară largă în practica de laborator pentru purificarea profundă a substanțelor.Rețineți că distilarea și rectificarea servesc în același timp la determinarea punctului de fierbere al substanței studiate și, prin urmare, fac posibilă verificarea gradului de puritate al acesteia din urmă. (constanţa punctului de fierbere).În acest scop se folosesc şi aparate speciale – ebuliometre.

5.Cromatografie

Cromatografia este o metodă de separare, analiză și studiu fizico-chimic al substanțelor. Se bazează pe diferența de viteză de mișcare a zonelor de concentrație ale componentelor studiate, care se deplasează în fluxul fazei mobile (eluent) de-a lungul stratului staționar, iar compușii studiati sunt repartizați între ambele faze.

Toate diferitele metode de cromatografie, care au fost începute de M.S. Tsvet în 1903, se bazează pe adsorbția din faza gazoasă sau lichidă pe o interfață solidă sau lichidă.

În chimia organică, pentru separarea, purificarea și identificarea substanțelor sunt utilizate pe scară largă următoarele tipuri de cromatografie: coloană (adsorbție); hârtie (distribuție), strat subțire (pe o placă specială), gaz, lichid și gaz-lichid.

În aceste tipuri de cromatografie intră în contact două faze - una staționară, adsorbând și desorbind substanța în curs de deter- minare, iar cealaltă mobilă, acționând ca purtător al acestei substanțe.

De obicei, faza staționară este un sorbant cu o suprafață dezvoltată; fază mobilă – gaz (cromatografie gazoasă) sau lichid (cromatografie lichidă).Debitul fazei mobile este filtrat prin stratul de sorbant sau se deplasează de-a lungul acestui strat.B cromatografia gaz-lichid Faza mobilă este un gaz, iar faza staționară este un lichid, de obicei depus pe un purtător solid.

Cromatografia de permeație cu gel este o variantă a cromatografia de lichid, în care faza staționară este un gel. (Metoda permite separarea compușilor cu greutate moleculară mare și a biopolimerilor pe o gamă largă de greutăți moleculare.) Diferența în echilibrul sau distribuția cinetică a componentelor între fazele mobile și staționare este o condiție necesară pentru separarea lor cromatografică.

În funcție de scopul procesului cromatografic, se disting cromatografia analitică și cea preparativă. Analitic are scopul de a determina compoziția calitativă și cantitativă a amestecului studiat.

Cromatografia este de obicei efectuată cu instrumente speciale - cromatografii, ale căror părți principale sunt o coloană cromatografică și un detector.În momentul introducerii probei, amestecul analizat se află la începutul coloanei cromatografice.Sub influența fluxului fazei mobile, componentele amestecului începe să se miște de-a lungul coloanei la viteze diferite, iar componentele bine absorbite se deplasează de-a lungul stratului de absorbție mai lent.Detectorul de la ieșirea din coloană determină automat în mod continuu concentrațiile de compuși separați în faza mobilă.Semnalul detectorului este de obicei înregistrat de către un reportofon.Diagrama rezultată se numește cromatograma.

Cromatografia preparativă include dezvoltarea și aplicarea metodelor și echipamentelor cromatografice pentru a obține substanțe foarte pure care conțin cel mult 0,1% impurități.

O caracteristică a cromatografiei preparative este utilizarea coloanelor cromatografice cu un diametru interior mare și a dispozitivelor speciale pentru izolarea și colectarea componentelor.În laboratoare, 0,1-10 grame de substanță sunt izolate pe coloane cu un diametru de 8-15 mm; în semi -instalaţii industriale cu coloane cu diametrul de 10–20 cm, câteva kilograme.Au fost create dispozitive industriale unice cu coloane cu diametrul de 0,5 m pentru a produce anual câteva tone de substanţă.

Pierderile de substanță în coloanele preparative sunt mici, ceea ce permite utilizarea pe scară largă a cromatografiei preparative pentru separarea cantităților mici de amestecuri sintetice și naturale complexe. Cromatografia de gaz preparativă utilizat pentru a produce hidrocarburi, alcooli, acizi carboxilici și alți compuși organici foarte puri, inclusiv cei care conțin clor; lichid– pentru producerea de medicamente, polimeri cu distribuție îngustă a greutății moleculare, aminoacizi, proteine ​​etc.

Unele studii susțin că costul produselor de înaltă puritate obținute cromatografic este mai mic decât al celor purificate prin distilare.De aceea, este indicat să se folosească cromatografia pentru purificarea fină a substanțelor separate anterior prin rectificare.

2.Analiza calitativă elementară

Analiza elementară calitativă este un set de metode care fac posibilă determinarea din ce elemente este compus un compus organic. Pentru a determina compoziția elementară, o substanță organică este mai întâi transformată în compuși anorganici prin oxidare sau mineralizare (aliere cu metale alcaline), care sunt apoi examinați prin metode analitice convenționale.

Realizarea enormă a lui A.L. Lavoisier ca chimist analitic a fost creația analiza elementară a substanțelor organice(așa-numita analiză CH).În acest moment, existau deja numeroase metode de analiză gravimetrică a substanțelor anorganice (metale, minerale etc.), dar nu erau încă capabile să analizeze substanțele organice în acest fel. Chimia analitică din acea vreme era în mod clar „șchiopătând pe un picior”; Din păcate, întârzierea relativă în analiza compușilor organici și mai ales întârzierea în teoria unei astfel de analize se simte și astăzi.

Reluând problemele analizei organice, A.L.Lavoisier, în primul rând, a arătat că toate substanțele organice conțin oxigen și hidrogen, multe conțin azot, iar unele conțin sulf, fosfor sau alte elemente.Acum era necesar să se creeze metode universale de determinare cantitativă dintre aceste elemente, în primul rând metode de determinare precisă a carbonului și hidrogenului.Pentru atingerea acestui scop, A. L. Lavoisier a propus arderea probelor din substanța studiată și determinarea cantității de dioxid de carbon eliberat (Fig. 1). Procedând astfel, s-a bazat pe două dintre observațiile sale: 1) dioxidul de carbon se formează în timpul arderii oricărei substanțe organice; 2) substanțele inițiale nu conțin dioxid de carbon, acesta se formează din carbonul care face parte din orice substanță organică. Primele obiecte de analiză au fost substanțe organice foarte volatile - compuși individuali precum etanolul.

Orez. 1. Primul dispozitiv al lui A. L. Lavoisier pentru analiza organicului

substante prin metoda de ardere

Pentru a asigura puritatea experimentului, temperatura ridicată a fost asigurată nu de orice combustibil, ci de razele solare focalizate asupra eșantionului printr-o lentilă uriașă.Proba a fost arsă într-o instalație închisă ermetic (sub un clopot de sticlă) într-o cantitate cunoscută. de oxigen, dioxidul de carbon eliberat a fost absorbit și cântărit, iar masa de apă a fost determinată prin metoda indirectă.

Pentru analiza elementară a compușilor slab volatili, A. L. Lavoisier a propus ulterior metode mai complexe. În aceste metode, una dintre sursele de oxigen necesare pentru oxidarea probei au fost oxizii metalici cu care proba arsă a fost amestecată în prealabil (de exemplu, oxidul de plumb(IV)). Această abordare a fost folosită mai târziu în multe metode de analiză elementară a substanțelor organice și, de obicei, a dat rezultate bune. Cu toate acestea, metodele de analiză CH conform lui Lavoisier au consumat prea mult timp și, de asemenea, nu au permis determinarea suficient de precisă a conținutului de hidrogen: nu s-a efectuat cântărirea directă a apei rezultate.

Metoda de analiză a CH a fost îmbunătățită în 1814 de marele chimist suedez Jens Jakob Berzelius.Acum proba a fost arsă nu sub un clopot de sticlă, ci într-un tub orizontal încălzit din exterior, prin care se trecea aer sau oxigen.Se adăugau săruri la proba, facilitand procesul de ardere.Apa degajata a absorbit clorura de calciu solida si a cantarit.Cercetatorul francez J. Dumas a completat aceasta tehnica cu determinarea volumetrica a azotului eliberat (analiza CHN).Tehnica Lavoisier-Berzelius a fost inca o data imbunatatita de J. Liebig, care a realizat absorbția cantitativă și selectivă a dioxidului de carbon într-un absorbant cu bile inventat de el (Fig. 2.).

Orez. 2. Aparatul lui Yu. Liebig pentru arderea substanțelor organice

Acest lucru a făcut posibilă reducerea drastică a complexității și intensității muncii analizei CH și, cel mai important, creșterea acurateței acesteia.Astfel, Yu. Liebig, la jumătate de secol după A.L. Lavoisier, a finalizat dezvoltarea analizei gravimetrice a substanțelor organice, începută de marele om de știință francez.Aplicând metodele sale, Yu. Până în anii 1840, Liebig și-a dat seama de compoziția exactă a multor compuși organici (de exemplu, alcaloizi) și a demonstrat (împreună cu F. Wöhler) existența izomerilor. Aceste tehnici au rămas practic. neschimbate de mulți ani, acuratețea și versatilitatea lor au asigurat dezvoltarea rapidă a chimiei organice în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Alte îmbunătățiri în domeniul analizei elementare a substanțelor organice (microanaliza) au apărut abia la începutul secolului XX. Cercetările corespunzătoare ale lui F. Pregl au fost distinse cu Premiul Nobel (1923).

Este interesant că atât A.L.Lavoisier, cât și J. Liebig au căutat să confirme rezultatele unei analize cantitative a oricărei substanțe individuale prin contrasinteza aceleiași substanțe, acordând atenție raporturilor cantitative ale reactivilor în timpul sintezei. A.L. Lavoisier a observat că chimia are, în general, două moduri de a determina compoziția unei substanțe: sinteza și analiza, și nu trebuie să te consideri mulțumit până când nu reușești să folosești ambele metode pentru testare. Această remarcă este deosebit de importantă pentru cercetătorii de substanțe organice complexe, identificarea lor fiabilă și identificarea structurii compușilor de astăzi, ca și pe vremea lui Lavoisier, necesită combinarea corectă a metodelor analitice și sintetice.

Detectarea carbonului și hidrogenului.

Metoda se bazează pe reacția de oxidare a materiei organice cu pulbere de oxid de cupru (II).

Ca urmare a oxidării, carbonul inclus în substanța analizată formează oxid de carbon (IV), iar hidrogenul formează apă. Carbonul este determinat calitativ prin formarea unui precipitat alb de carbonat de bariu la interacțiunea oxidului de carbon (IV) cu apa baritică. Hidrogenul este detectat prin formarea hidratului cristalin Cu8O4-5H20, de culoare albastră.

Metoda de executare.

Pulberea de oxid de cupru (II) se pune în eprubeta 1 (Fig. 2.1) la o înălțime de 10 mm, se adaugă o cantitate egală de materie organică și se amestecă bine. Un mic bulgăre de vată este plasat în partea superioară a eprubetei 1, pe care se toarnă un strat subțire de pulbere albă fără sulfat de cupru apos (II). Eprubeta 1 este închisă cu un dop cu un tub de evacuare a gazului 2, astfel încât un capăt al acestuia aproape să atingă vata, iar celălalt este scufundat în eprubeta 3 cu 1 ml apă barită. Încălziți cu atenție în flacăra arzătorului mai întâi stratul superior al amestecului de substanță cu oxid de cupru (II), apoi cel inferior

Orez. 3 Descoperirea carbonului și hidrogenului

În prezența carbonului, se observă turbiditatea apei de baritic datorită formării precipitatului de carbonat de bariu. După ce apare un precipitat, eprubeta 3 este îndepărtată și eprubeta 1 este continuată să fie încălzită până când vaporii de apă ajung la sulfat de cupru (II) apos. În prezența apei, se observă o schimbare a culorii cristalelor de sulfat de cupru (II) datorită formării de hidrat cristalin CuSO4*5H2O

Detectarea halogenului. Testul lui Beilyitein.

Metoda de detectare a atomilor de clor, brom și iod din compușii organici se bazează pe capacitatea oxidului de cupru (II) de a descompune compușii organici care conțin halogen la temperaturi ridicate pentru a forma halogenuri de cupru (II).

Proba analizată se aplică la capătul unui fir de cupru precalcinat și se încălzește într-o flacără neluminoasă a arzătorului.Dacă există halogeni în probă, halogenurile de cupru (II) rezultate se reduc la halogenuri de cupru (I), care , atunci când se evaporă, colorează flacăra albastru-verde (CuC1, CuBr) sau verde (OD).Compușii organofluorinați nu colorează flacăra fluorurii de cupru (I) este nevolatilă.Reacția este neselectivă datorită faptului că că nitrilii, ureea, tioureea, derivații individuali de piridină, acizii carboxilici, acetilacetona etc. interferează cu determinarea. Dacă sunt disponibile metale alcaline și alcalino-pământoase, flacăra este privită printr-un filtru albastru.

Detectarea azotului, sulf și halogeni. „Testul lui Lassaigne”

Metoda se bazează pe fuziunea materiei organice cu sodiu metalic. Când este topit, azotul se transformă în cianura de sodiu, sulful în sulfură de sodiu, clorul, bromul, iodul în halogenuri de sodiu corespunzătoare.

Tehnica fuziunii.

A. Solide.

Mai multe boabe de substanță de testat (5-10 mg) se pun într-o eprubetă refractară uscată (atenție!) și se adaugă o bucată mică (de mărimea unui bob de orez) de sodiu metalic. Amestecul se încălzește cu grijă într-o flacără a arzătorului, încălzind uniform eprubeta, până se formează un aliaj omogen. Este necesar să se asigure că sodiul se topește cu substanța. Când este topită, substanța se descompune. Fuziunea este adesea însoțită de un mic flash de sodiu și de înnegrirea conținutului eprubetei din particulele de carbon rezultate. Eprubeta este răcită la temperatura camerei și se adaugă 5-6 picături de alcool etilic pentru a elimina sodiu metalic rezidual. După ce ne-am asigurat că sodiul rămas a reacționat (suieratul se oprește când se adaugă o picătură de alcool), în eprubetă se toarnă 1-1,5 ml apă și soluția se încălzește până la fierbere. Soluția apă-alcool este filtrată și utilizată pentru a detecta sulf, azot și halogeni.

B. Substante lichide.

Pe o plasă de azbest se fixează vertical o eprubetă refractară.În eprubetă se pune sodiu metalic și se încălzește până se topește.Când apar vapori de sodiu se introduce prin picurare substanța de testat.Încălzirea se intensifică după ce substanța este carbonizată.După conținutul din eprubetă sunt răcite la temperatura camerei, se supune analizei de mai sus.

B. Substanțe foarte volatile și sublimante.

Amestecul de sodiu și substanța de testat se acoperă cu un strat de var sodic de aproximativ 1 cm grosime și apoi este supus analizei de mai sus.

Detectarea azotului. Azotul este detectat calitativ prin formarea albastrului prusac (culoarea albastră).

Metoda de determinare. Se pun 5 picături din filtratul obținut după topirea substanței cu sodiu într-o eprubetă și se adaugă 1 picătură dintr-o soluție alcoolică de fenolftaleină. Apariția unei culori roșii purpurie indică un mediu alcalin (dacă nu apare culoarea, adăugați 1-2 picături dintr-o soluție apoasă 5% de hidroxid de sodiu în eprubetă). Ulterior, adăugați 1-2 picături de 10 % soluție apoasă de sulfat de fier (II), care conține de obicei un amestec de sulfat de fier (III), se formează un precipitat verde murdar. Folosind o pipetă, aplicați 1 picătură de lichid tulbure dintr-o eprubetă pe o bucată de hârtie de filtru. imediat ce picătura este absorbită de hârtie, se aplică pe aceasta 1 picătură dintr-o soluție 5% de acid clorhidric.Dacă este disponibil azot, apare o pată albastră de albastru prusac.

Detectarea sulfului.

Sulful este detectat calitativ prin formarea unui precipitat maro închis de sulfură de plumb (II), precum și a unui complex roșu-violet cu o soluție de nitroprusid de sodiu.

Metoda de determinare. Colțurile opuse ale unei bucăți de hârtie de filtru de 3x3 cm sunt umezite cu filtratul obținut prin topirea substanței cu sodiu metalic (Fig. 4).

Orez. 4. Efectuarea unui test seu pe o bucată de hârtie pătrată.

O picătură de soluție 1% de acetat de plumb (II) se aplică pe unul dintre punctele umede, retrăgându-se la 3-4 mm de la marginea acestuia.

O culoare maro închis apare la limita de contact datorită formării sulfurei de plumb (II).

Pe marginea altui spot se aplica o picatura de solutie de nitroprusia de sodiu.La marginea „scurgerii” apare o culoare intens rosu-violet, schimbandu-si treptat culoarea.

Detectarea sulfului și azotului atunci când sunt prezente împreună.

Într-o serie de compuși organici care conțin azot și sulf, descoperirea azotului este împiedicată de prezența sulfului.În acest caz, se utilizează o metodă ușor modificată de determinare a azotului și sulfului, bazată pe faptul că atunci când o soluție apoasă care conține sodiu pe hartia de filtru se aplica sulfura si cianura de sodiu, aceasta din urma fiind distribuita de-a lungul periferiei punctului umed.Această tehnică necesită anumite abilități operaționale, ceea ce îngreunează aplicarea acesteia.

Metoda de determinare. Aplicați filtratul picătură cu picătură în centrul unei hârtie de filtru de 3x3 cm până când se formează o pată umedă incoloră cu un diametru de aproximativ 2 cm.

Orez. 5. Detectarea sulfului și azotului în prezența articulației 1 - o picătură de soluție de sulfat de fier (II) 2 - o picătură de soluție de acetat de plumb; 3 - picătură de soluție de nitroprusiat de sodiu

În centrul spotului se aplică 1 picătură dintr-o soluție 5% de sulfat de fier (II) (Fig. 5). După ce picătura este absorbită, se aplică în centru 1 picătură dintr-o soluție 5% de acid clorhidric. în prezența azotului, apare o pată albastră de Prusia, apoi se aplică 1 picătură dintr-o soluție 1% de acetat de plumb (II) de-a lungul periferiei zonei umede, iar 1 picătură de soluție de nitroprusiat de sodiu se aplică pe partea opusă a petei.Dacă este prezent sulf, în primul caz va apărea o pată maro închis la locul de contact al „scurgerii”, în al doilea caz o pată de culoare roșu-violet.Ecuațiile reacției sunt date mai sus .

Ionul de fluor este detectat prin decolorarea sau decolorarea galbenă a hârtiei indicator de zirconiu alizarină după acidificarea probei Lassaigne cu acid acetic.

Detectarea halogenilor folosind nitrat de argint. Halogenii sunt detectați sub formă de ioni de halogenură prin formarea de precipitate floculente de halogenuri de argint de diferite culori: clorura de argint este un precipitat alb care se întunecă la lumină; bromură de argint - galben pal; iodura de argint este un precipitat galben intens.

Metoda de determinare. La 5-6 picături din filtratul obținut după topirea substanței organice cu sodiu, se adaugă 2-3 picături de acid azotic diluat.Dacă substanța conține sulf și azot, soluția se fierbe timp de 1-2 minute pentru a îndepărta hidrogenul sulfurat și cianhidric. acid, care interferează cu determinarea halogenilor Apoi se adaugă 1-2 picături de soluție 1% de nitrat de argint.Apariția unui precipitat alb indică prezența clorului, galben pal - brom, galben - iod.

Dacă este necesar să se clarifice dacă este prezent brom sau iod, trebuie efectuate următoarele reacții:

1. La 3-5 picături din filtratul obținut după topirea substanței cu sodiu, se adaugă 1-2 picături de acid sulfuric diluat, 1 picătură dintr-o soluție 5% de azotat de sodiu sau o soluție 1% de clorură de fier (III) și 1 ml de cloroform.

Când se agită în prezența iodului, stratul de cloroform devine violet.

2. La 3-5 picături din filtratul obținut după topirea substanței cu sodiu, se adaugă 2-3 picături de acid clorhidric diluat, 1-2 picături de soluție 5% de cloramină și 1 ml de cloroform.

În prezența bromului, stratul de cloroform devine galben-maro.

B. Descoperirea halogenilor folosind metoda lui Stepanov. Se bazează pe transformarea unui halogen legat covalent într-un compus organic într-o stare ionică prin acțiunea sodiului metalic într-o soluție de alcool.

Detectarea fosforului. O metodă de detectare a fosforului se bazează pe oxidarea materiei organice cu oxid de magneziu, fosforul legat organic este transformat în ion fosfat, care este apoi detectat prin reacția cu lichidul de molibden.

Metoda de determinare. Mai multe boabe ale substanței (5-10 mg) se amestecă cu o cantitate dublă de oxid de magneziu și se cenușează într-un creuzet de porțelan, mai întâi cu încălzire moderată și apoi cu încălzire puternică.După răcire, cenușa se dizolvă în acid azotic concentrat, 0,5 ml. din soluția rezultată se transferă într-o eprubetă, se adaugă 0,5 ml lichid de molibden și se încălzește.

Apariția unui precipitat galben de fosfomolibdat de amoniu indică prezența fosforului în materia organică

3. Analiza calitativă pe grupe funcționale

Pe baza reacțiilor selective ale grupurilor funcționale (Vezi prezentarea pe subiect).

În acest caz, se folosesc reacții selective de precipitare, complexare, descompunere cu eliberare de produși de reacție caracteristici și altele. Exemple de astfel de reacții sunt prezentate în prezentare.

Ceea ce este interesant este că este posibil să se utilizeze formarea de compuși organici, cunoscuți ca reactivi analitici organici, pentru detectarea și identificarea grupurilor. De exemplu, analogii dimetilglioximei interacționează cu nichel și paladiu, iar nitrozo-naftolii și nitrozofenolii cu cobalt, fier și paladiu. Aceste reacții pot fi utilizate pentru detectare și identificare (vezi prezentarea pe subiect).

4. Identificare.

Determinarea gradului de puritate al substanțelor organice

Cea mai comună metodă de determinare a purității unei substanțe este măsurarea Punct de fierbereîn timpul distilării și rectificării, cel mai adesea folosit pentru purificarea substanțelor organice.Pentru a face acest lucru, lichidul este plasat într-un balon de distilare (un balon cu fund rotund cu un tub de evacuare lipit la gât), care este închis cu un dop cu un termometru introdus în el și conectat la un frigider Bila termometrului trebuie să fie găuri puțin mai înalte în tubul lateral prin care iese aburul Bila termometrului, fiind scufundată în aburul unui lichid în clocot, preia temperatura acestui abur. , care poate fi citit pe scala termometrului.Dacă punctul de fierbere al lichidului este peste 50 ° C, este necesar să acoperiți partea superioară a balonului cu izolație termică. În același timp, este necesară utilizarea unui aneroid. barometru, înregistrați presiunea atmosferică și, dacă este necesar, faceți o corecție.Dacă este distilat un produs chimic pur, punctul de fierbere rămâne constant pe toată durata de distilare.Dacă o substanță contaminată este distilată, temperatura în timpul distilării crește pe măsură ce se elimină mai mult. impuritate cu punct de fierbere scăzut.

O altă metodă folosită în mod obișnuit pentru determinarea purității unei substanțe este determinarea punct de topireÎn acest scop, o cantitate mică de substanță de testat este plasată într-un tub capilar sigilat la un capăt, care este atașat de termometru, astfel încât substanța să fie la același nivel cu bila termometrului Termometrul cu tub cu substanța atașat de acesta se scufundă într-un lichid cu punct de fierbere ridicat, de exemplu glicerină, și se încălzește încet la foc mic, observând substanța și creșterea temperaturii.Dacă substanța este pură, momentul de topire este ușor de observat, deoarece substanța se topește brusc și conținutul tubului devine imediat transparent.În acest moment se notează citirea termometrului.Substanțele contaminate se topesc de obicei la o temperatură mai scăzută și pe o gamă largă.

Pentru a controla puritatea unei substanțe, puteți măsura densitate.Pentru a determina densitatea lichidelor sau solidelor se folosesc cel mai adesea picnometru Acesta din urmă, în forma sa cea mai simplă, este un con echipat cu un dop din sticlă șlefuită cu un capilar intern subțire, a cărui prezență ajută la menținerea mai precisă a volumului constant la umplerea unui picnometru.Volumul acestuia din urmă, inclusiv capilarul, este găsit cântărindu-l cu apă.

Determinarea picnometrică a densității unui lichid se reduce la simpla cântărire a acestuia într-un picnometru.Cunoscând masa și volumul, este ușor de găsit densitatea dorită a lichidului.În cazul unei substanțe solide, mai întâi cântăriți picnometrul umplut parțial cu acesta, care dă masa probei prelevate pentru cercetare.După aceasta picnometrul este suplimentat cu apă (sau orice altceva - un alt lichid cu o densitate cunoscută și care nu interacționează cu substanța studiată) și se cântărește din nou.Diferența dintre ambele cântăririle fac posibilă determinarea volumului părții picnometrului care nu este umplută cu substanță și apoi a volumului substanței luate pentru cercetare Cunoscând masa și volumul, este ușor de găsit densitatea dorită a substanței.

Foarte des, pentru a evalua gradul de puritate al materiei organice, se măsoară indicele de refracție. Valoarea indicelui de refracție este de obicei dată pentru linia galbenă din spectrul sodiului cu lungimea de undă D= 589,3 nm (linie D).

De obicei, indicele de refracție este determinat folosind refractometru.Avantajul acestei metode pentru determinarea gradului de puritate al unei substanțe organice este că sunt necesare doar câteva picături din compusul de testat pentru măsurarea indicelui de refracție.Acest manual prezintă proprietățile fizice considerate ale celor mai importante substanțe organice.Rețineți și că metoda universală de determinare a gradului de puritate a unei substanţe organice este cromatografia Această metodă permite nu numai să se arate cât de pură este o anumită substanță, ci și să se indice ce impurități specifice conține și în ce cantități.

Diferența semnificativă în structura și proprietățile compușilor organici față de cei anorganici, uniformitatea proprietăților substanțelor din aceeași clasă, compoziția și structura complexă a multor materiale organice determină caracteristicile analizei calitative a compușilor organici.

În chimia analitică a compușilor organici, principalele sarcini sunt atribuirea analiților unei anumite clase de compuși organici, separarea amestecurilor și identificarea substanțelor izolate.

Există organice elementar analiză concepută pentru a detecta elemente din compușii organici, funcţional– să detecteze grupuri funcţionale şi molecular– pentru a detecta substanțe individuale prin proprietăți specifice ale moleculelor sau o combinație de date de analiză elementară și funcțională și constante fizice.

Analiza elementară calitativă

Elementele care se găsesc cel mai des în compușii organici (C, N, O, H, P, S, Cl, I; mai rar, As, Sb, F, diferite metale) sunt de obicei detectate prin reacții redox. De exemplu, carbonul este detectat prin oxidarea unui compus organic cu trioxid de molibden atunci când este încălzit. În prezența carbonului, MoO 3 este redus la oxizi de molibden inferior și formează albastru de molibden (amestecul devine albastru).

Analiza funcțională calitativă

Majoritatea reacțiilor pentru detectarea grupurilor funcționale se bazează pe oxidare, reducere, complexare și condensare. De exemplu, grupările nesaturate sunt detectate prin reacția de bromurare la locul legăturilor duble. Soluția de brom devine decolorată:

H 2 C = CH 2 + Br 2 → CH 2 Br – CH 2 Br

Fenolii sunt detectați prin complexare cu săruri de fier (III). În funcție de tipul de fenol, se formează complexe de culori diferite (de la albastru la roșu).

Analiza moleculară calitativă

Atunci când se efectuează analiza calitativă a compușilor organici, sunt de obicei rezolvate două tipuri de probleme:

1. Detectarea unui compus organic cunoscut.

2. Studiul unui compus organic necunoscut.

În primul caz, cunoscând formula structurală a unui compus organic, sunt selectate reacții calitative la grupările funcționale conținute în molecula compusă pentru a-l detecta. De exemplu, salicilatul de fenil este esterul fenilic al acidului salicilic:

pot fi detectate prin grupări funcționale: hidroxil fenolic, grupare fenil, grupare ester și cuplare azo cu orice compus diazo. Concluzia finală despre identitatea compusului analizat cu o substanță cunoscută se face pe baza reacțiilor calitative, implicând în mod necesar date privind un număr de constante fizico-chimice - puncte de topire, puncte de fierbere, spectre de absorbție etc. Necesitatea utilizării acestor date. se explică prin faptul că aceleaşi grupări funcţionale pot avea compuşi organici diferiţi .

Când se studiază un compus organic necunoscut, reacțiile calitative sunt efectuate pe elemente individuale și prezența diferitelor grupuri funcționale în acesta. După ce și-a făcut o idee despre setul de elemente și grupuri funcționale, problema structurii compusului este decisă pe baza cantitativ determinarea compoziției elementare și a grupelor funcționale, greutate moleculară, UV, IR, spectre de masă RMN.

Apartenența substanțelor organice la anumite clase se stabilește prin analiză funcțională, puritatea lor prin cromatografie, structura lor prin toate metodele de cercetare fizico-chimică existente, ținând cont de metoda de preparare și, dacă este necesar, de rezultatele contrasintezei.

Analiza elementară calitativă face posibilă determinarea din ce atomi de elemente sunt construite moleculele materiei organice; Analiza elementară cantitativă stabilește compoziția compusului și cea mai simplă formulă a acestuia.

La efectuarea analizei elementare, substanțele organice sunt „mineralizate”, adică. se descompun astfel încât carbonul să se transforme în CO 2, hidrogenul în H 2 O, azotul în ioni N 2, NH 3 sau cianura - CN - etc. Determinarea ulterioară este efectuată folosind metode convenționale de chimie analitică.

În analiza funcțională se folosesc metode chimice, fizice și fizico-chimice.

Pentru probele calitative de grupe funcționale se selectează reacții în care are loc o schimbare de culoare sau o separare de fază (precipitare, degajare de gaz). Sunt cunoscute puține reacții care sunt caracteristice doar unei grupe funcționale, iar pentru a stabili cărei clase de compuși îi aparține o anumită substanță trebuie efectuate mai multe reacții calitative.

Lucrare de laborator nr. 3 „Analiză elementară calitativă”

Partea practică

Experiența nr. 1. Descoperirea carbonului și hidrogenului prin arderea substanței cu oxid de cupru (P).

Reactivi: pulbere de oxid de cupru (P), zaharoză, sulfat de cupru anhidru, apă de var.

Echipamente: eprubete, dop cu tub de evacuare gaz, vată, combustibil uscat.

În ziua experimentului, pulbere neagră de oxid de cupru (P) este turnată în eprubeta „a” (Fig. 31) la o înălțime de aproximativ 10 mm. Se adaugă o lingură de zaharoză, se amestecă bine și se agită energic eprubeta.

Un mic bulgăre de vată este introdus în partea superioară a eprubetei „a” sub forma unui dop (Fig. 3.23.). Se toarnă un strat subțire de pulbere albă - sulfat de cupru anhidru - pe vată. Închideți eprubeta „a” cu un dop cu tub de evacuare a gazului. În acest caz, capătul tubului ar trebui să se sprijine aproape de vata cu CuSO 4. Capătul inferior al tubului este plasat în eprubeta „b”, se toarnă mai întâi aproximativ 1-2 ml de apă de var. Capătul tubului de evacuare a gazului trebuie scufundat în apă de var.

Fig.3.23. Descoperirea carbonului și hidrogenului

Încălzește eprubeta „a” pe flacăra arzătorului. Dacă dopul închide ermetic eprubeta, atunci după câteva secunde vor începe să iasă bule de gaz din tubul de evacuare a gazului. De îndată ce apa de var devine tulbure din cauza eliberării unui precipitat alb de CaCO3, eprubeta „b” este îndepărtată. Eprubeta „a” continuă să fie încălzită pe toată lungimea până la vată până când vaporii de apă ajung la pulberea albă - sulfat de cupru deshidratat, situat pe tampon de bumbac, și îl determină să devină albastru din cauza formării de hidrat cristalin CuSO 4 5H 2 O. Dacă bucata de vată este prea mare, atunci va absorbi vaporii eliberați și este posibil să nu apară albastrul.

Experiența nr. 2. Descoperirea azotului prin topirea substanței cu sodiu metalic.

Reactivi: uree, sodiu metalic, alcool etilic, soluție alcoolică de fenolftaleină, soluție de sulfat feros FeS0 4, soluție 2 N HCl.

Echipamente: combustibil uscat, eprubete.

Pentru a deschide azotul, 5 - 10 mg de substanță de testat, de exemplu, câteva cristale de uree, sunt plasate într-o eprubetă uscată. Adăugați o bucată mică de sodiu metalic la uree.

Încălziți amestecul cu grijă în flacăra arzătorului, aduceți eprubeta în și afară din flacără, fără a o încălzi constant! Când ureea se topește, asigurați-vă că se amestecă cu sodiu (pentru succesul experimentului, este necesar ca sodiul să se topească cu substanța și nu separat de aceasta - nu pe peretele eprubetei!). În acest caz, uneori se observă un fulger mic. Se încălzește până se obține un aliaj omogen.

Când eprubeta s-a răcit, adăugați 5 picături de alcool etilic pentru a elimina sodiu metalic rezidual, care reacționează cu alcoolul mai puțin violent decât cu apa. În acest caz, alcoxidul de sodiu se formează cu eliberarea de hidrogen:

2C 2 H 5 OH + 2Na → 2C 2 H 5 0Na + H 2

După ce te-ai asigurat că sodiul rămas a reacționat cu alcoolul (suierul de la eliberarea bulelor de gaz se oprește), se adaugă 5 picături de apă în eprubetă și se încălzește pe flacăra unui arzător până se dizolvă totul. În acest caz, cianura de sodiu intră în soluție, iar alcoolatul de sodiu cu apă formează un alcalin caustic:

C2H5OH + NOH → C2H5OH + NaOH

Adăugați 1 picătură de soluție de alcool fenolftaleină în eprubetă. Apariția unei culori roșu purpurie indică faptul că s-a format un alcalin în soluție. După aceasta, adăugați 1 picătură de soluție de sulfat de fier FeSO4 în eprubetă, care conține de obicei un amestec de sare de oxid de fier (III) Fe2 (S04)3. În prezența unui alcalin, se formează imediat un precipitat verde murdar de hidroxid de fier (II) amestecat cu un precipitat galben de hidroxid de fier (III).

Dacă există un exces de cianură de sodiu în soluție, hidroxidul de fier (II) formează o sare galbenă complexă cu sânge:

Fe(OH)2 + 2NaCN → Fe(CN)2 + 2 NaOH

Fe(CN)2 + 4NaCN → Na4

Utilizați o pipetă pentru a plasa o picătură de lichid din eprubetă în centrul hârtiei de filtru. De îndată ce picătura este absorbită, se aplică 1 picătură de soluție de HCI 2 N. După acidificare, precipitatul murdar de culoare verde sau gălbui de hidroxizi de fier (II) și (III) se dizolvă și, în prezența azotului, apare imediat o pată albastră din albastrul prusac rezultat:

Fe(OH)3 + 3 HCI → FeCl3 + 3 H2O

3 Na 4 + 4FeСl 3 → Fe 4 3 + 12 NaСl

Experiența nr. 3. Descoperirea sulfului prin fuziunea materiei organice cu sodiu metalic.

Reactivi: tiouree sau acid sulfanilic, sodiu metalic, alcool etilic, soluție de acetat de plumb Pb(CH3COO) 2.

Echipamente: combustibil uscat, eprubete.

Pentru a descoperi sulful, substanța de testat, cum ar fi tioureea sau acidul sulfanilic, este plasată într-o eprubetă uscată. Este suficient să luați doar câteva cristale din substanță (5 – 10 mg).

La substanță se adaugă o bucată de sodiu metalic (o coloană de aproximativ 1 mm lungime). Eprubeta este încălzită, asigurându-vă că sodiul nu se topește separat, ci împreună cu substanța, altfel experimentul va eșua. Micul flash de sodiu observat nu este periculos (vezi experiența anterioară). În acest caz, substanța organică (tiouree) se transformă într-un compus anorganic - sulfură de sodiu.

Când eprubeta s-a răcit, se adaugă 5 picături de alcool etilic pentru a elimina reziduurile de sodiu metalic, care cu alcoolul formează alcoxid de sodiu C 2 H 5 ONa. După ce reacția este finalizată (eliberarea bulelor de hidrogen gazos se oprește), adăugați 5 picături de apă pentru a dizolva aliajul și fierbeți pentru a accelera dizolvarea. Sulfura de sodiu va intra în soluție împreună cu hidroxidul de sodiu, care, totuși, nu interferează cu reacția ulterioară.

Pentru a deschide sulf, adăugați câteva picături de soluție de acetat de plumb Pb(CH3COO) 2. În acest caz, un precipitat maro închis de sulfură de plumb precipită:

Pb(CH 3 COO) 2 .+ Na 2 S → PbS ↓ + 2 CH 3 COONa

Aceasta este o reacție calitativă la ionul sulf divalent S -2.

Experiența nr. 4. Descoperirea clorului prin actiunea hidrogenului asupra materiei organice.

Reactivi: cloroform CHCI3, alcool etilic, sodiu metalic, acid azotic concentrat HNO3.

Echipamente: combustibil uscat, eprubete.

Pune o picătură de cloroform CHСl 3 în eprubeta I. Adăugați 5 picături de alcool etilic și o bucată de sodiu metalic (coloană de 1 mm lungime). Are loc următoarea reacție:

C2H5OH + Na → C2H5ONa + H2

Atenție la hidrogenul eliberat. Poate fi aprins la orificiul eprubetei dacă închideți mai întâi acest orificiu cu degetul pentru a acumula hidrogen și apoi aduceți orificiul la flacăra arzătorului. Hidrogenul, în momentul eliberării, separă clorul de cloroform și formează clorură de hidrogen, care reacţionează apoi cu alcoxidul de sodiu rezultat.

CHCI3 + 3H2 → CH4 + 3HCI

C2H5ONa + HCI → C2H5OH + NaCI

După ce degajarea hidrogenului se oprește, se adaugă 2-3 picături de apă pentru a dizolva precipitatul alb rezultat, insolubil în alcool etilic. În acest caz, excesul de alcoolat de sodiu reacționează cu apa, formând un alcali:

C2H5OH + HOH → C2H5OH + NaOH

În prezența unui alcalin, ionul de clor nu trebuie extras, deoarece adăugarea unei soluții de azotat de argint produce imediat un precipitat maro de oxid de argint, maschând precipitatul de clorură de argint:

AgNO 3 + 2 NaOH → Ag 2 0 + H 2 0 + 2 NaN0 3

Prin urmare, adăugați mai întâi 2 - 3 picături de acid azotic concentrat HNO3 (într-o hotă) în soluție pentru a neutraliza alcalii, apoi 2 picături de soluție 0,1 N AgN03. În prezența clorului, se formează imediat un precipitat alb de clorură de argint, insolubil în HNO3:

NaCl + AgNO3 → AgCl ↓+ NaNO3

În niciun caz nu trebuie să luați mai mult de 1 picătură de cloroform pentru reacție, deoarece acest lucru dăunează doar sensibilității reacției. Restul de cloroform nereacționat chiar înainte de adăugarea azotatului de argint dă o emulsie puternică cu apă sub formă de lichid tulbure albicios, care va masca aspectul de turbiditate albă din clorura de argint.

Experiența nr. 5. Descoperirea clorului prin culoarea verde a flăcării (testul Beilstein).

Reactivi: cloroform CHСl 3.

Echipamente: combustibil uscat, fir de cupru.

Luați un fir de cupru de aproximativ 10 cm lungime, îndoit într-o buclă la capăt și introdus la celălalt capăt într-un dop mic de plută. Ținând ștecherul, încălziți bucla de flacără a arzătorului până când culoarea străină a flăcării dispare (semn de contaminare a buclei de cupru).

2Cu + O 2 → 2 CuO

Bucla răcită, acoperită cu un strat negru de oxid de cupru (II), este coborâtă într-o eprubetă, în fundul căreia este plasată substanța de testat, de exemplu cloroformul. Bucla umezită cu substanța este din nou adusă în flacăra arzătorului. Culoarea caracteristică verde strălucitor a flăcării apare imediat datorită formării unui compus volatil de cupru cu clor. Pe lângă cloruri, alți compuși organici care conțin halogen dau și o culoare similară flăcării.

2CHCl 3 + 5CuO → CuCl 2 +4 CuCl + 2CO 2 + H 2 O

Pentru curățare, firul poate fi umezit cu acid clorhidric și calcinat.

În raport sunt scrise ecuații ale reacțiilor corespunzătoare și se trage o concluzie despre prezența elementelor analizate în substanțe.

Întrebări pentru colocviu:

1. În ce compuși anorganici se transformă compușii organici care conțin carbon, hidrogen, azot, sulf și clor pentru determinarea calitativă a elementelor corespunzătoare? De ce anume acești compuși anorganici?

2. De ce se adaugă alcool etilic și apă la descoperirea unor elemente precum azotul, sulful, clorul?

3. Care este sensul testului Beilstein?

Lucrare de laborator nr. 4 „Analiză funcțională”

Pentru a distinge hidrocarburile aromatice de cele alifatice se pot folosi unele reacții de culoare, de exemplu reacția hidrocarburilor aromatice cu cloroformul în prezența clorurii de aluminiu. Această reacție este însoțită de formarea de produse colorate. Astfel, atunci când benzenul reacționează cu cloroformul în prezența AlCl 3, pe lângă produsul de reacție principal - trifenilmetan incolor, se formează și o sare colorată de trifenilcarbeniu:

Pictat

Această reacție poate fi folosită și pentru a detecta derivații aromatici de halogen.

Experienţă. Adăugați 2-3 picături de benzen la 1-2 ml de cloroform, amestecați bine și înclinați ușor eprubeta pentru a umezi pereții. Se adaugă 0,5-0,6 g de clorură de aluminiu anhidră, astfel încât o parte din pulbere să cadă pe pereții eprubetei. Atenție la culoarea pulberii de pe perete și la culoarea soluției. În reacția cu benzenul apare o culoare roșu-portocalie, cu bifenil - violet, cu naftalină - albastru, cu antracen - verde.

Pentru a distinge între alcooli primari, secundari și terțiari, mobilitatea diferită a grupului oxo este utilizată în reacția alcoolilor cu o soluție de clorură de zinc în acid clorhidric concentrat:

Alcoolii terțiari reacţionează cu acest reactiv într-un ritm mai rapid, dând haloalchil insolubil; Alcoolii primari reacţionează numai la încălzire prelungită sau în picioare; alcoolii secundari ocupă o poziţie intermediară.

Experienţă. O soluție proaspăt preparată de clorură de zinc în acid clorhidric se toarnă în trei eprubete și se răcește. Se adaugă 3-4 picături de alcooli primari, respectiv secundari sau terțiari în fiecare eprubetă, se agită energic și se lasă într-un pahar cu apă la 25-30 0 C. Debutul reacției se apreciază după turbiditatea soluției datorată. la formarea de haloalchil insolubil. Se notează timpul de turbiditate a soluției din fiecare eprubetă.

Reacțiile calitative ale compușilor carbonilici sunt numeroase și variate, ceea ce se explică prin tendința compușilor carbonilici de a intra în diferite reacții de substituție și adiție.

Aldehidele grase reduc cuprul divalent la cuprul monovalent. Reactivul Fehling este utilizat ca reactiv care conține ioni de Cu 2+. Reactivul Fehling se prepară înainte de utilizare prin amestecarea hidroxidului de cupru (II) proaspăt preparat, format prin reacția hidroxidului de sodiu cu sulfatul de cupru (II) și o soluție de sare Rochelle. Când soluțiile sunt scurse, se formează hidroxid de cupru (II), care cu sarea Rochelle produce un compus complex, cum ar fi glicolatul de cupru:

Aldehidele aromatice nu dau această reacție.

Experienţă. Reactivul Fehling este preparat într-o eprubetă prin turnarea a 1 ml din soluția originală și adăugarea a 2 ml dintr-un compus carbonil. Partea superioară a conținutului eprubetei este încălzită și se observă apariția unui precipitat galben sau roșu de oxid de cupru (I).

Partea practică

Elevilor li se oferă un set format din 6 lichide incolore și transparente, printre care se numără câte un reprezentant de alcani, hidrocarburi aromatice, alcooli (primari, secundari și terțiari) și aldehide. Numele reprezentanților sunt indicate de profesor.

Sarcina elevului, după ce s-a familiarizat anterior cu elementele de bază ale analizei funcționale prezentate în introducere, este de a elabora un plan de analiză, astfel încât, la finalizare, să se poată concluziona cu privire la locația unui anumit compus într-o eprubetă numerotată.

Raportul descrie fenomenele observate, reacțiile în curs și cursul gândirii. Ei trag o concluzie despre apartenența lichidelor la o clasă sau alta și o justifică.

Lucrarea de laborator nr. 5 „Cromatografie în strat subțire”

Cromatografia. Una dintre cele mai simple și mai eficiente metode pentru studierea compoziției unui amestec de compuși organici, precum și stabilirea gradului de puritate, este cromatografia în strat subțire (TLC). Cea mai utilizată este versiunea de adsorbție a TLC.

Procesul de separare cromatografică în acest exemplu de realizare se bazează pe diferența de afinitate relativă a componentelor amestecului analizat față de faza staționară (sorbent) și este realizat ca rezultat al mișcării fazei mobile (eluent) sub acţiunea forţelor capilare de-a lungul unui strat de sorbant depus pe o placă de sticlă sau aluminiu.

Cromatografia se efectuează după cum urmează. Liniile de start și de sosire sunt marcate pe farfurie (1-1,5 cm de la marginea plăcii). O soluție din amestecul de analizat se aplică pe linia de pornire sub formă de pete mici folosind un capilar (nu mai mult de 2-3 mm în diametru). Placa este apoi plasată într-o cameră închisă care conține eluent. Un eluent este un solvent sau un amestec de solvenți în proporții diferite. Ca camere cromatografice sunt folosite atât camere speciale, cât și diverse vase chimice: desicatoare, pahare, vase Petri (Fig. 3.24.).

A) b)

Orez. 3.24. a) Desicator echipat pentru cromatografie în strat subțire; b) folosirea unui pahar și a unei plăci Petri pentru cromatografia în strat subțire.

La scufundarea fundului plăcii în eluant, linia de pornire trebuie să fie peste nivelul solventului. Ridicându-se de-a lungul plăcii de jos în sus, solventul separă substanțele de testat aplicate, mișcându-le în stratul sorbant cu viteze diferite, în funcție de natura și proprietățile substanței. Ca urmare, componentele amestecului rămân la distanțe diferite de linia de plecare. Cromatografia este finalizată când limita eluantului în mișcare atinge linia de sosire.

Placa este apoi îndepărtată din camera de cromatografie și uscată la aer. Compușii incolori sunt detectați prin metode optice (ultraviolete) sau chimice. Ultima metodă presupune tratarea cromatogramei cu reactivi care reacționează cu analiții pentru a forma pete colorate. Cea mai accesibilă și universală metodă de detecție este tratamentul cu vapori de iod. Pentru a face acest lucru, cromatograma este plasată timp de câteva minute într-un desicator saturat cu vapori de iod.

După ce se dezvoltă petele, se calculează coeficientul de mobilitate R f, care este raportul dintre distanța de la linia de plecare la centrul spotului și distanța de la liniile de plecare la liniile de sosire (Fig. 3.25):

R f=L i /L

L i este distanța de la linia de start până la centrul punctului de substanță i (cm), L este distanța de la linia de start până la linia de sosire (cm).

Fig.3.25. Cromatograma obtinuta prin separarea unui amestec de trei componente folosind cromatografia in strat subtire.

De asemenea, pentru identificarea substanțelor incluse în amestecul analizat, la linia de plecare se aplică suplimentar soluții de substanțe cunoscute – „martori”. După dezvoltarea petelor și calcularea R f comparați caracteristicile „martorului” și substanța analizată.

Partea practică

Experiența nr. 1. Detectarea acidului ascorbic (vitamina C) în sucurile de fructe.

Reactivi: suc de portocale (lamaie, mandarina, rowan, rodie etc.), eluent (etanol - hexan 3:1), solutie 1% de acid ascorbic.

Echipamente

Pe linia de pornire a farfurii se aplică mostre de suc de portocale filtrat (lămâie, mandarină, rowan, rodie etc.) și o soluție 1% de acid ascorbic, astfel încât distanța petelor de la marginile laterale și între ele să fie cel puțin 1 cm.Când petele se usucă, placa se pune într-un pahar, pe fundul căruia se toarnă 2 ml de eluent (etanol - hexan 3:1). Pentru a preveni evaporarea eluentului de pe suprafața plăcii, acoperiți paharul cu un vas Petri. După ce eluentul ajunge la linia de finisare, îndepărtați placa și uscați-o la aer. Pentru a detecta compuși, puneți placa într-un esicator cu vapori de iod. Marcați petele care apar și determinați valoarea R f acid ascorbic.

Experiența nr. 2. Detectarea acidului citric în lămâie.

Reactivi: suc de lamaie, solutie de acid citric, eluant (etanol - hexan 3:1).

Echipamente: vase Petri, pahare, adsorbant Sorbfil, capilare.

Similar cu experimentul anterior, mostrele de suc de lămâie și soluție de acid citric („martor”) sunt aplicate pe farfurie. Cromatografia și detecția sunt efectuate în mod similar experimentului nr. 1. Determinați valoarea R f acid citric.

Experiența nr. 3. Detectarea cofeinei în ceai și cafea.

Reactivi: soluții de ceai, cafea și cofeină, eluent etanol.

Echipamente: vase Petri, pahare, adsorbant Sorbfil, capilare.

Picături de soluție apoasă de ceai, cafea și cofeină („martor”) sunt aplicate pe linia de început a farfurii. Placa este plasată într-un sistem de cromatografie cu etanol ca eluant. Cofeina este detectată folosind vapori de iod. Determinați valoarea lui R f cofeină

Experiența nr. 4. Eliberarea de cofeină și reacția calitativă la aceasta.

Reactivi: ceai uscat, soluție apoasă 30% de peroxid de hidrogen, soluție concentrată de amoniac, soluție de acid clorhidric 10%.

Echipamente: cană de porțelan, pâlnie, vată, plasă de azbest, combustibil uscat, lamă de sticlă.

Cofeina poate fi obținută din frunzele de ceai. Pentru a face acest lucru, turnați aproximativ 0,5 - 1 g de ceai uscat într-o ceașcă de porțelan, acoperiți-o cu o pâlnie cu un tampon de bumbac introdus în orificiu și încălziți-l pe o plasă de azbest timp de aproximativ 10 minute. Mai întâi, picăturile de apă se condensează în interiorul pâlniei, iar apoi cofeina începe să se sublimeze, cristale subțiri albe din care se depun pe pereții reci ai pâlniei. Se oprește încălzirea și după ce paharul de porțelan s-a răcit complet, cristalele de cofeină se curăță de pereții pâlniei și se dizolvă în 1 ml apă.

Pentru a verifica prezența cofeinei, se aplică 1 picătură din soluția rezultată pe o lamă de sticlă, se adaugă 1 picătură dintr-o soluție apoasă 30% de peroxid de hidrogen și 1 picătură de acid clorhidric 10%. Amestecul este evaporat cu grijă până la uscare pe o flacără de combustibil uscat. Paharul este răcit și se adaugă 1 picătură de soluție concentrată de amoniac, apoi paharul este încălzit din nou până când apa se evaporă complet. Culoarea roșu-violet a petelor indică prezența cofeinei.

Raportul concluzionează că componentele declarate au fost găsite în sucuri, fructe și ceai (cafea).

Întrebări pentru colocviu:

1. Pe ce se bazează metoda TLC?

2. Care este coeficientul de mobilitate?

3. Ce este faza mobilă și staționară?

4. Numiți metodele de dezvoltare a petelor incolore.

„Studiul compoziției compușilor organici, purificarea lor și determinarea constantelor fizice”

1. Ivanov V.G., Geva O.N., Gaverova Yu.G. Atelier de chimie organică. - M.: Academia, 2000.

2. Artemenko A.I. Atelier de chimie organică. - M.: Liceu, 2001.

3. Ginzburg O.F. Atelier de chimie organică. Sinteza si identificarea compusilor organici. - M.: Liceu, 1989.

3.2. Atelier introductiv (mic).

Lucrări de laborator nr. 6 „Hidrocarburi alifatice”

Hidrocarburile sunt cei mai simpli compuși organici, ale căror molecule constau doar din atomi de carbon și hidrogen. Carbohidrații, în moleculele cărora atomii de carbon sunt legați între ei în lanțuri deschise (drepte sau ramificate), se numesc aciclic (alifatic). Din lat. Alifatic- gras. Primii compuși din această clasă care au fost studiati au fost grăsimile.

Hidrocarburi aliciclice– compuși ciclici, ale căror molecule sunt construite din atomi de carbon legați între ei printr-o legătură σ. Principalii reprezentanți ai hidrocarburilor aliciclice sunt cicloalcani (cicloparafine)Și cicloalchene (cicloolefine).

Pe baza naturii legăturii dintre atomii de carbon, hidrocarburile pot fi saturate (saturate) și nesaturate (nesaturate). Hidrocarburile saturate includ alcanii (parafinele), iar hidrocarburile nesaturate includ alchenele (olefinele), alcadienele și alchinele.

În alcani, atomii de carbon sunt legați între ei printr-o legătură simplă (singlă), în alchene - printr-o legătură dublă, iar în alchine - printr-o legătură triplă. Alcadienele sunt compuși nesaturați ale căror molecule conțin două legături duble.

Hidrocarburile saturate în condiții normale sunt foarte inerte din punct de vedere chimic. Acest lucru se explică prin faptul că toate legăturile σ C-C și C-H sunt foarte puternice (energiile acestor legături sunt de aproximativ 380 kJ/mol). În general, sunt incapabili de reacții de adiție din cauza nesaturarii tuturor legăturilor atomilor de carbon. Alcanii fie nu reacţionează deloc, fie reacţionează extrem de lent cu majoritatea reactivilor chimici. Agenții oxidanți puternici (de exemplu, permanganatul de potasiu) nu au nici un efect asupra alcanilor la temperatura camerei.

La temperaturi relativ scăzute, au loc doar un număr mic de reacții în care atomii de hidrogen sunt înlocuiți cu atomi sau grupări diferiți - reacții de substituție.

Alchenele și alchinele sunt mai reactive datorită prezenței unei legături duble și, respectiv, triple, care pot fi considerate grupări funcționale. Este firesc să ne așteptăm ca reacțiile alchenelor și alchinelor să aibă loc printr-o legătură nesaturată - o reacție de adiție.

Reprezentanți importanți ai alcanilor sunt metanul CH 4 - partea principală a gazelor naturale (până la 95-98%) și a gazelor asociate. Este prezent în cantități semnificative în gazele de prelucrare. Metanul este folosit în principal ca combustibil ieftin (în viața de zi cu zi și în industrie). Este incolor și inodor. Pentru a detecta scurgerea acesteia în conductele de gaz, se adaugă o cantitate mică de substanță cu miros puternic (odorant).

Metanul este o materie primă valoroasă pentru industria chimică. Din aceasta se obțin acetilenă, derivați de halogen, metanol, formaldehidă și alte substanțe. Metanul este folosit pentru a produce gaz de sinteză(gaz de apă).

Izooctanul (2,2,4-trimetilpentan) C 8 H 18 este componenta principală a combustibilului de înaltă calitate (benzină) pentru motoarele cu ardere internă cu carburator.

Elementele medii ale seriei omoloage de metan C 7 - C 17 sunt utilizate ca combustibil pentru motoare (benzină, kerosen), precum și ca solvenți. Alcanii superiori C 18 – C 44 sunt materii prime pentru producerea detergenților, uleiurilor lubrifiante și plastifianților. Alcanii superiori includ ozocherită(ceara de munte), constând în principal din alcani solizi cu un lanț ramificat de atomi de carbon, al căror număr depășește 25-30.

Multe alchene sunt utilizate pe scară largă ca monomeri (produse inițiale) pentru a obține compuși cu greutate moleculară mare (polimeri).

Acetilena este folosită pentru sudarea și tăierea metalelor, deoarece... Când arde în oxigen, acetilena creează o flacără la temperatură ridicată (3150 0 C). Acetilena este, de asemenea, un produs valoros pentru industria chimică. Din el se obțin cauciuc sintetic, acetaldehidă și acid acetic, alcool etilic și multe alte substanțe.

Partea practică

Experiența nr. 1. Producția de metan și proprietățile acestuia.

Reactivi: acetat de sodiu, soda de var, apa cu brom, solutie de permanganat de potasiu.

Echipamente: eprubetă cu tub de evacuare a gazului, suport, picior suport, arzător.

Un amestec format dintr-o parte de acetat de sodiu deshidratat fin măcinat și două părți de var sodic (NaOH și CaO) este plasat într-o eprubetă cu un tub de evacuare a gazului. Volumul total al amestecului este de 1-2 cm (aproximativ 1/3 din înălțimea eprubetei). Fixați eprubeta într-un suport în poziție orizontală și încălziți-o în flacăra arzătorului.

Metanul este aprins la ieșirea tubului de evacuare a gazului la 2 minute după degajarea gazului, adică. după ce amestecul exploziv se evaporă (amestecul este exploziv!). Vă rugăm să rețineți că metanul arde cu o flacără luminoasă.

Metanul eliberat este trecut prin soluții de apă cu brom și KMnO4.

Se schimbă culoarea soluțiilor? De ce?

Experiența nr. 2. Bromurarea hexanului.

Reactivi: hexan, apa cu brom.

Echipamente: eprubetă, sticlă cu gheață, arzător, pipetă.

A) Experiență demonstrativă. Se pun 3 ml de hexan în două cuve și se adaugă 4-5 picături dintr-o soluție de brom în tetraclorură de carbon și se amestecă. O cuvă este plasată sub o sursă de lumină UV, iar cealaltă este acoperită cu hârtie și lăsată sub tracțiune. După 3-4 minute se compară cuvele.

B) Puneți 1 ml de hexan și câteva picături de apă cu brom într-o eprubetă uscată. Conținutul eprubetei se amestecă la rece. . Se încălzește conținutul eprubetei într-o baie de apă până când culoarea dispare. Reacția este însoțită de eliberarea de HBr.

Cum poate fi detectată eliberarea HBr?

Experiența nr. 3. Obținerea etilenei și studierea proprietăților acesteia.

Reactivi: alcool etilic, acid sulfuric, nisip, apa cu brom, solutie de permanganat de potasiu.

Echipamente: balon conic de 50 ml cu tub de evacuare gaz, eprubete, arzator.

Puneți 4-5 ml dintr-un amestec de alcool etilic și acid sulfuric (1:5) într-un balon conic cu tub de evacuare a gazului și adăugați puțin „fierbe” pentru fierbere uniformă. Se încălzește balonul cu amestecul în flacăra arzătorului. Gazul eliberat este trecut printr-o soluție de apă cu brom fără a opri încălzirea. Observați dacă culoarea bromului dispare.

După trecerea etilenei prin apă cu brom și o soluție de permanganat de potasiu, etilena poate fi aprinsă la capătul tubului de evacuare a gazului. Arde cu o flacără neluminoasă.

Experiența nr. 4. Prepararea acetilenei și studiul proprietăților acesteia.

Reactivi: carbură de calciu, apă cu brom, soluție de permanganat de potasiu.

Echipamente: eprubetă cu tub de evacuare a gazului, eprubete.

O bucată de carbură de calciu se pune într-o eprubetă uscată și se adaugă apă, eprubeta se închide rapid cu un dop cu tub de evacuare a gazului, iar gazul eliberat este trecut succesiv în eprubete cu apă de brom și o soluție de KMnO 4 . Cum se schimbă culoarea soluțiilor?

Aprindeți gazul la capătul tubului de evacuare. Acetilena arde cu o flacără fumurie.

Raportul conține observații, ecuații ale tuturor reacțiilor efectuate și denumirile substanțelor rezultate. Ei trag o concluzie despre asemănările și diferențele dintre proprietățile hidrocarburilor alifatice.

Întrebări pentru colocviu:

1. Propuneți un mecanism cu lanț radical pentru bromurarea hexanului și un mecanism ionic pentru bromurarea etilenei.

2. Scrieți ecuațiile de reacție pentru producerea de acetilenă și ecuația de reacție pentru acetilena cu o soluție de amoniac de oxid de argint.

3. Dați exemple de hidrocarburi care conțin un atom de carbon primar, secundar și terțiar. Da-le un nume.

4. Definiți izomeria. Desenați posibilii izomeri ai pentanului și denumiți-le.

5. Găsirea celor mai importante hidrocarburi din natură și utilizarea lor.

Lucrarea de laborator nr. 7 „Haloalcani”

Derivații de halogen ai hidrocarburilor sunt compuși organici formați prin înlocuirea atomilor de hidrogen din hidrocarburi cu atomi de halogen. În consecință, haloalcanii sunt derivați ai alcanilor în moleculele cărora unul sau mai mulți atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu atomi de halogen.

În funcție de numărul de atomi de hidrogen înlocuiți cu halogen, se disting derivați mono-, di-, trihalogen etc.

De exemplu: CH3CI (clormetan, clorură de metil), CH2CI2 (diclormetan, clorură de metilen), CHCI3 (triclormetan, cloroform), CCl4 (tetraclorura de carbon, tetraclorura de carbon).

Pe baza tipului de atom de carbon legat de halogen, haloalcanii sunt clasificați ca primari, secundari sau terțiari.

La fel ca dintre hidrocarburi, se disting derivații halogenați saturați, nesaturați, ciclici și aromatici ai hidrocarburilor.

brometan 2-brompropan 2-brom-2-metilpropan

(bromură de etil) (bromură de izopropil) ( freacă-bromură de butil)

primar secundar tertiar

haloalcan haloalcan haloalcan

clorociclobutan bromociclohexan bromobenzen

Halogenurile de alchil inferioare sunt substanțe gazoase, halogenurile de alchil medii sunt lichide, iar halogenurile de alchil superioare sunt solide. Haloalchilii sunt aproape insolubili în apă. Membrii inferiori ai seriei au un miros caracteristic.

Proprietățile chimice ale derivaților de halogen sunt determinate în principal de atomul de halogen legat de radical. Derivații de halogen suferă reacții de substituție și eliminare. Prezența unei legături multiple duce la o creștere a reactivității.

Reacțiile cu nucleofilii sunt cele mai frecvente transformări ale haloalcanilor.

Partea practică

Experiența nr. 1. Prepararea 2-bromopropanului (bromură de izopropil).

Reactivi: alcool izopropilic, acid sulfuric concentrat, bromură de potasiu.

Echipamente: eprubete cu tub de evacuare a gazului, gheata, suporturi, pahare, gresie.

1,5-2 ml de alcool izopropilic și 2 ml de acid sulfuric concentrat se toarnă într-o eprubetă cu tub de evacuare a gazului. Amestecul se răcește și se adaugă 1-2 ml apă. Continuând răcirea, turnați 1,5 g de bromură de potasiu în eprubetă. După ce ați conectat tubul de evacuare a gazului, întăriți tubul de testare oblic în piciorul trepiedului. Capătul tubului de ieșire se scufundă într-un alt tub receptor care conține 1 ml apă și se pune într-un pahar cu apă și gheață. Amestecul de reacție este încălzit cu grijă până la fierbere până când nu mai curg picături uleioase în recipient și se scufundă în fund. În caz de spumare puternică a masei de reacție, încălzirea este întreruptă pentru scurt timp. La sfârșitul reacției, 2-bromopropanul este separat de apă folosind o pâlnie de separare, colectându-l într-o eprubetă uscată sau balon cu fund plat. Pentru a usca 2-bromopropanul, adăugați câteva bucăți de clorură de calciu. Produsul rezultat este utilizat pentru următorul experiment.

Experiența nr. 2. Eliminarea halogenului din halogenurile de alchil sub acțiunea alcalinelor.

Reactivi: 2-brompropan (experimentul nr. 1), soluție de hidroxid de sodiu, acid azotic, soluție de azotat de argint 1%.

Echipamente: Pâlnie de separare, eprubete, gheață.

2-brompropanul obţinut în experimentul nr. 1 se spală într-o pâlnie de separare cu apă distilată. Se scurge apa și se toarnă 2-brompropan într-o eprubetă, în care se adaugă apoi 1-2 ml de soluție de hidroxid de sodiu. Amestecul se încălzește până când începe să fiarbă, se răcește într-o baie de gheață. În aceste condiții, are loc hidroliza alcalină a halogenurilor de alchil pentru a forma halogenură de sodiu. Apoi, pentru a detecta ionul de halogen, o mică parte din amestec este acidulată cu acid azotic și se adaugă câteva picături dintr-o soluție de azotat de argint 1%. Ce se întâmplă?

Experiența nr. 3. Proprietățile cloroformului (triclormetan).

Reactivi: cloroform, soluție de hidroxid de sodiu 10%, soluție de iod în iodură de potasiu, soluție de azotat de argint 1%, soluție de amoniac 10%, soluție de acid azotic 20%;

Echipamente: eprubete, condensatoare de reflux, pahare de 100 ml, gheata.

3.1. Într-o eprubetă se toarnă 1 ml de cloroform și 1 ml de apă. Închideți eprubeta cu un dop și agitați puternic. După ceva timp, se formează două straturi, deoarece cloroformul este practic insolubil în apă. Explicați unde se află stratul de solvent organic și unde este apa și de ce? Și de ce nu se dizolvă cloroformul în apă?

3.2. Într-o eprubetă se toarnă 1 ml de cloroform și se adaugă câteva picături dintr-o soluție de iod în iodură de potasiu. Amestecul se agită energic. După ceva timp, stratul de jos devine roz. Cloroformul dizolvă bine iodul; atunci când este agitat, iodul trece din stratul apos în cloroform, devenind roz.

3.3. Hidroliza alcalină a cloroformului. Într-o eprubetă se toarnă 1 ml cloroform și 3 ml soluție de hidroxid de sodiu 10%. Tubul de testare este sigilat cu un dop de reflux. Amestecul se încălzește cu grijă până când începe să fiarbă, apoi se răcește într-o baie de gheață. În aceste condiții, are loc hidroliza alcalină a cloroformului cu formarea de clorură de sodiu și sare de sodiu a acidului formic:

Metodele de analiză a substanțelor medicinale organice diferă de metodele de analiză a substanțelor medicinale anorganice și au propriile lor caracteristici. Spre deosebire de compușii anorganici, majoritatea compușilor organici nu sunt electroliți, astfel încât reacțiile ionice nu sunt aplicabile acestora. Excepțiile sunt: ​​acizii organici și sărurile acestora (a):

și acizi minerali care se disociază în ioni (b):

În timp ce reacțiile dintre compușii anorganici, în cea mai mare parte, au loc instantaneu datorită schimbului dintre ioni, reacțiile substanțelor organice, de regulă, decurg lent și pot fi adesea oprite la formarea de produse intermediare, adică o serie întreagă de transformări. între produsele iniţiale se poate observa şi rezultatul final. În același timp, toți compușii organici sunt mai mult sau mai puțin instabili la temperaturi ridicate; atunci când sunt încălziți puternic, ard complet.

Pentru a stabili dacă o anumită substanță aparține compușilor organici. Este necesar, în primul rând, să descoperim prezența carbonului în el. Uneori, acest lucru nu prezintă dificultăți, deoarece multe substanțe organice se carbonizează atunci când sunt calcinate, adică se transformă în cărbune și confirmă astfel prezența carbonului. Dar, într-un număr de cazuri, substanțele organice nu se carbonizează atunci când sunt aprinse. De exemplu, dacă încălzești alcool, acesta se poate evapora, iar dacă ia foc, arde fără urmă. Prin urmare, cel mai fiabil mod de a deschide carbonul într-un compus organic este arderea acestui compus cu un fel de agent oxidant.

Compoziția unei molecule dintr-o substanță organică poate include, pe lângă carbon și hidrogen, și alte elemente anorganice, adesea halogeni - Cl. Vg, F, I

După cum se poate observa din formulele de mai sus, halogenul din moleculele de bromoisal, diiodotirozină și fluorotan este legat direct de carbon (legatură covalentă). Astfel de compuși nu se disociază în ioni și, prin urmare, este imposibil să se determine halogenul din moleculă prin reacțiile analitice obișnuite (de exemplu, cu o soluție de nitrat de argint).

În acest caz, pentru a confirma prezența unui halogen în moleculă, acesta trebuie transformat într-o stare ionogenă. În acest scop, materia organică trebuie mai întâi distrusă. Acest proces se numește mineralizare, care se realizează în diverse moduri: ardere, oxidare, încălzire cu hidroxizi, fuziune cu metale alcaline etc. Ca urmare a mineralizării, se formează substanțe anorganice simple sub formă de acizi halohidric sau săruri ale acestora (halogenuri), care se disociază și pot fi descoperite prin reacţiile analitice uzuale de tip ionic .

Dintre produsele de mineralizare a materiei organice sunt necesare CO 2 și H 2 O, care servesc ca indicator al naturii organice a substanței.

În analiza substanțelor medicinale organice, este de mare importanță determinarea indicatorilor fizici și chimici relevanți, care pot servi nu numai pentru identificare, ci și pentru confirmarea purității substanțelor medicinale.

De exemplu, pentru substanțele solide, unul dintre indicatorii caracteristici este punctul de topire, pentru substanțele lichide - punctul de fierbere, densitatea și indicele de refracție.

Acești indicatori sunt destul de definitori numai pentru substanțele pure. .

Dacă o substanță medicinală conține una sau alta impuritate, punctul de topire al substanțelor solide scade, iar punctul de fierbere al substanțelor lichide crește în timpul distilării.

Indicele de refracție, fiind o valoare constantă pentru o substanță pură, se poate abate foarte mult în prezența impurităților. Cu toate acestea, determinarea acestor indicatori pentru substanțele medicinale organice nu este suficientă. Ele oferă doar o idee preliminară aproximativă a purității substanței medicamentoase. Pentru fiabilitatea analizei, este necesar să se efectueze o analiză chimică împreună cu determinarea indicatorilor fizici și chimici.

O trăsătură caracteristică a substanțelor medicinale organice este prezența în moleculele lor a așa-numitelor grup functional, adică atomi reactivi sau grupuri de atomi determinate de reacții chimice.

Grupurile funcționale determină abordarea analizei substanțelor medicinale organice, deoarece determină proprietățile substanțelor, determină natura reacțiilor de identificare și metodele de determinare cantitativă a unei anumite substanțe medicinale. Cunoscând reacțiile de detecție ale grupurilor funcționale individuale, puteți aborda în mod conștient analiza oricărei substanțe medicinale de natură organică cu structură complexă.

Există o mulțime de grupe funcționale (aproximativ 100) și moleculele majorității substanțelor medicinale sunt de natură polifuncțională, adică conțin simultan mai multe grupe funcționale în moleculă.

Întrebări de testare pentru consolidare:

1. Care este principala diferență dintre substanțele medicinale de natură organică și substanțele medicamentoase de natură anorganică?

2. Care este principala caracteristică a analizei medicamentelor organice în contrast cu cele anorganice?

3. Ce indicatori fizici și chimici sunt utilizați pentru autentificarea medicamentelor ecologice?

Obligatoriu:

1. Glushchenko N.N., Pletneva T.V., Popkov V.A. Chimie farmaceutică. M.: Academia, 2004.- 384 p. Cu. 151-154

2. Farmacopeea de Stat a Federației Ruse / Editura „Centrul Științific de Expertiză a Produselor Medicamentale”, 2008.-704 p.: ill.

Adiţional:

1. Farmacopeea de Stat ediția a XI-a, numărul. 1-M: Medicină, 1987. - 336 p.

2. Farmacopeea de Stat ediția a XI-a, numărul. 2-M: Medicină, 1989. - 400 p.

3. Belikov V. G. Chimie farmaceutică. – Ed. a III-a, M., MEDpress-inform-2009. 616 p.: ill.

Resurse electronice:

1. Biblioteca farmaceutică [Resursă electronică].

URL:http://pharmchemlib.ucoz.ru/load/farmacevticheskaja_biblioteka/farmacevticheskaja_tekhnologija/9

2. Rezumate farmaceutice - Portal educațional farmaceutic [Resursă electronică]. Adresa URL: http://pharm-eferatiki.ru/pharmtechnology/

3. Suport informatic al prelegerii. Disc 1CD-RW.