ANALÝZA ORGANICKÝCH LÁTOK

(zastaraná organizačná analýza), kvality. a množstvá. stanovenie zloženia org. in-in a vytvorenie ich štruktúry.

Pri určovaní kvalít. zloženie org. používajú rôzne metódy založené na chémii. p-tiónov, sprevádzané tvorbou produktov s charakteristickými vlastnosťami (farba, vôňa, teplota topenia atď.), a na fyzikálnych meraniach. a fyzikálno-chemické (chromatografické, spektrálne atď.) charakteristiky identifikovaných zlúčenín.

S veličinami, rozborom org. stanoví sa množstvo činidla vstupujúceho do distribúcie so stanoveným org. spoj., alebo merať dif. fyzické a fyzikálno-chemické charakteristiky spojené s počtom zlúčenín, ktoré sa stanovujú.

O.v. A. zahŕňa elementárna analýza,štruktúrna skupina (vrátane funkčnej a stereošpecifickej), molekulárna analýza, fázová analýza A štrukturálna analýza.

Historicky ako prvé boli vyvinuté metódy elementárnej analýzy org. in-in (A. Lavoisier, koniec 18. stor.), na základe ich oxidačných a gravimetrických, titrimetrických. alebo gazometrické stanovenie vytvorených jednoduchých zlúčenín. jednotlivé prvky. Prvé elementárne metódy mikrochemická analýza(mikroanalýza) na začiatku vyvinul F. Pregl. 20. storočie Od 2. pol. 20. storočie Na elementárnu analýzu sa široko používajú automatické metódy. analyzátory založené na spaľovaní analyzovanej vzorky org. in-va a plynovou chromatografiou. separácia a stanovenie produktov spaľovania. Analyzátor je vybavený počítačom a automatikou systém zavádzania vzoriek.

Izotopová analýza org. účelom je zistiť obsah jednotlivých izotopov v nich, ako aj určiť pomer tých istých org. zlúčeniny obsahujúce rôzne alebo ich kombinácie. Na tento účel sa najčastejšie využíva hmotnostná spektrometria alebo viacnásobná plynovo-kvapalinová chromatografia (napríklad pri oddeľovaní bežných a deuterovaných foriem metánu alebo benzénu). Naíb. chromatografia-hmotnostná spektrometria je účinná.

Väčšina metód funkčnej analýzy je založená na interakcii. jednotlivé funkcie skupina org. spoj. s vhodnými činidlami. Takéto okresy môžu byť výberové alebo obmedzene výberové, to znamená, že sú charakteristické, resp. len pre jedného alebo viacerých. funkčné skupiny.

Najčastejšie sa používajú roztoky spojené s tvorbou alebo zánikom látok, zásad, oxidačných činidiel, redukčných činidiel, vody, plynov, zriedkavejšie sedimentov a farebných látok. Výsledné zlúčeniny a zásady určujú acidobázická titrácia vo vodnom alebo nevodnom prostredí. V nevodnom prostredí samostatný potenciometer titrácia zlúčenín a zásad rôznej sily, ak sú prítomné spolu.

V prípade oxidačno-redukčnej. roztoky, ktorých rýchlosť je nízka, sa zvyčajne používa spätná titrácia, t.j. titruje sa nadbytok činidla. O tvorbe alebo absorpcii vody v revíroch org. spoj. na základe definície množného čísla. funkčné skupiny používajúce Fischerovo činidlo(pozri tiež akvametria).

Metódy založené na prietokoch, ktoré sú sprevádzané uvoľňovaním alebo absorpciou plynu, sa používajú zriedkavo, pretože meranie objemu alebo tlaku zvyčajne vyžaduje objemné vybavenie.

Gravimetrické merania sú založené na tvorbe sedimentov. metódy na určenie malého počtu funkcií. skupiny. Málo rozpustné zlúčeniny používané v týchto prípadoch sú spravidla kovové. kyseliny uhličité a sulfónové, soli org. základy, zložité spojenia. (vrátane chelátových).

Tvorba farebných zlúčenín. často dosť špecifický a umožňuje selektívne určiť funkciu. fotometrické skupiny metódy. Riešenia, ktoré vedú k tvorbe fluorescenčných zlúčenín, sa stali rozšírenými (najmä v mikroanalýze), pretože citlivosť určovania funkcie. Skupina je v tomto prípade dosť veľká.

Špeciálny typ funkčného. analýzy zvážiť metódy založené na predbežných. interakcia stanovovanej látky s činidlami a stanovenie výsledného produktu. Napríklad aromatické po nitrácii možno stanoviť polarograficky a vzťah medzi aminoskupinou a naftalénsulfonylchloridom možno určiť fluorometricky.

Nižšie sú uvedené príklady väčšiny. často používané funkčné metódy. analýza.

Stanovenie aktívneho vodíka v alkoholoch, amínoch, amidoch, uhličitých a sulfónových zlúčeninách, merkaptánoch a sulfónamidoch je založené na ich interakciách. s Grignardovými činidlami (zvyčajne metylmagnéziumjodid; pozri Cerevitinová metóda)alebo s LiAlH 4 a meraním objemu uvoľneného metánu alebo vodíka, resp. Aktívny v acetyléne a jeho homológoch je určený roztokom so soľami Ag(I), Hg(I) alebo Cu(I) s poslednou, titračnou. určenie oddelených.

Spojenia s nenasýtenými väzby uhlík-uhlík sú najčastejšie brómované, jódované alebo hydrogenované. V prvých dvoch prípadoch sa nezreagovaný Br2 alebo I2 stanoví jodometricky a počas hydrogenácie sa meria objem absorbovaného H2. Počet dvojitých väzieb možno určiť pridaním solí ortuti k poslednej. titrácia uvoľnenej látky.

Pri určovaní hydroxylových skupín používajú najčastejšie anhydrid kyseliny octovej, ftalovej alebo pyromellitovej, ktorých nadbytok titrujú. Môžete použiť chloridy kyselín. Hydroxyskupiny vo fenoloch sa zvyčajne titrujú zásaditými roztokmi v nevodnom prostredí. Fenoly sa ľahko brómujú a kombinujú s diazóniovými soľami, preto sa titrujú roztokmi Br 2 alebo diazóniovými soľami, prípadne sa do skúmaného roztoku pridá bromid-bromátová zmes, nadbytok sa stanoví jodometricky (pozri tiež Falinova reakcia).

Sacharidy možno stanoviť oxidáciou jodistanom sodným a následnou. titrácia prebytku oxidačného činidla alebo vzniknutých zlúčenín. Boli vyvinuté mnohé. variácie tejto metódy (pozri napr. Malapradová reakcia).

Na určenie org. peroxyzlúčeniny (vrátane peroxykyselín) najčastejšie využívajú svoju interakciu. s KI a následne titrácia uvoľneného I2 roztokom Na2S203.

Analýza alkoxy zlúčenín pozostáva z interakcie. analyzovanej látky s kyselinou jodovodíkovou za vzniku alkyljodidov (pozri. Zeiselova metóda). Tie sa stanovujú rôznymi metódami - gravimetricky (vo forme AgI) alebo titrimetricky (acidobázická titrácia). Podobne možno určiť zlúčeniny uhlíka. Na identifikáciu C1-C4-alkoxyskupín sa výsledné alkyljodidy prevedú na kvartérne amóniové zlúčeniny, ktoré sa analyzujú tenkovrstvovou alebo papierovou chromatografiou.

Definícia epoxidových skupín je založená na ich reakcii s chlorovodíkom za vzniku chlórhydrínov; po dokončení roztoku sa prebytok HCl titruje alkalickým roztokom.

Na stanovenie karbonylových zlúčenín. (aldehydy a ketóny) max. často sa používa oximácia, teda ich premena na interakciu. s hydroxylamín hydrochloridom; HCl uvoľnený ako výsledok reakcie sa titruje alkalickým roztokom (koncový bod titrácie sa nastaví pomocou indikátora alebo potenciometricky). Existuje veľké množstvo modifikácií tejto metódy. Aldehydy môžu byť tiež stanovené roztokom s hydrogensiričitanom sodným, po ktorom nasleduje. acidobázická titrácia. Menej používané sú aldehydy s iónmi Ag +, reakcia s hydrazínmi a tvorba Schiffových zásad.

Chinóny sa redukujú chloridom Ti(III) alebo síranom V(II); prebytok redukčného činidla sa stanoví titračne. Chinóny možno určiť aj jodometricky.

Na stanovenie zlúčenín uhlíka a ich solí sa používa max. Acidobázická titrácia sa často používa v nevodných médiách.

Na analýzu derivátov uhlíka bolo vyvinutých veľké množstvo metód. Anhydridy po ich hydrolýze na roztok sa titrujú alkalickými roztokmi. V prípade analýzy zmesi kyseliny a jej anhydridu sa súčet oboch látok stanoví acidobázickou titráciou a následne sa anhydrid zmieša s morfolínom alebo anilínom a uvoľnené kyseliny sa titrujú. V druhom prípade môžete nadbytok zásady určiť aj titráciou roztokom HCl. Halogenidy kyselín alebo ich zmesi so zlúčeninami sa stanovujú rovnakým spôsobom. V tomto prípade sa namiesto roztokov s amínmi často používajú interakcie. halogenid kyseliny s alkoholom a posledný. oddelená titrácia vol kyselina uhličitá a uvoľnená kyselina bohatá na halogén s alkalickým roztokom.

Stanovenie esterov uhlíka je založené na ich hydrolýze alkalickým roztokom, nadbytok sa titruje roztokom. Malé množstvá esterov sa zvyčajne stanovujú spektrofotometricky vo forme Fe(III) solí hydroxámových kyselín vytvorených počas interakcie. estery s hydroxylamínom.

Na stanovenie org. bolo navrhnutých veľké množstvo metód. Zlúčeniny schopné redukcie (nitro-, nitrózo-, ) sa stanovujú titánovo alebo vanadatometricky: pridá sa prebytok roztoku Ti(III) alebo V(II) soli a nezreagované redukčné činidlo sa titruje roztokom Fe(III) soľ.

Pri stanovení je široko používaná titrácia roztoku ramie (zvyčajne HClO 4) v nevodnom médiu. Táto metóda často umožňuje samostatne určiť org. a neorg. zásady v zmesiach, ako aj org. bázy rôznej sily, ak sú prítomné spolu. Amíny môžu byť určené, podobne ako hydroxyderiváty, pomerom ich acylácie. Na stanovenie primárnych aromatických látok. amíny sa často titrujú roztokom v kyslom prostredí, čo je sprevádzané tvorbou diazozlúčeniny. Podobná titrácia sekundárnych amínov vedie k ich N-nitrozácii a používa sa aj pri analýze. Počas mikroanalýzy primárnych aromátov. amíny, výsledné diazozlúčeniny sa zvyčajne kombinujú so zodpovedajúcimi azozložkami a výsledné farbivo sa stanoví spektrofotometricky. V prípade analýzy zmesí primárnych, sekundárnych a terciárnych amínov sa najčastejšie používa titrácia roztokom HClO 4 v nevodnom prostredí východiskovej zmesi (titrujú sa všetky amíny), zmes po acetylácii anhydridom kyseliny octovej (iba terciárna amíny sa titrujú) a zmes po spracovaní acetylacetónom alebo salicylaldehydom (titruje sa suma sekundárnych a terciárnych amínov).

Na stanovenie aryldiazóniových solí roztokom analyzovanej látky titrujte odvážené časti azo zložky (3-metyl-1-fenyl-5-pyrazolón, m-fenyléndiamín atď.) alebo pridajte roztok azo zložky do analyzovanej látky. roztoku, prebytok do Roj sa titruje roztokom NaNO 2 v kyslom prostredí. V prípade analýzy diazozlúčenín je možné použiť aj plynometriu. analýza založená na rozklade študovanej zlúčeniny. s uvoľňovaním N 2, ktorého objem sa meria. Niekedy, ako v prípade analýzy amínov, sú diazozlúčeniny určené kombináciou s posledným. spektrofotometricky bohaté. stanovenie výsledného farbiva.

Hydrazíny sa zvyčajne titrujú jodometricky. V prípade tiolov sa môže použiť aj interakcia. striebornými soľami alebo acidobázickou titráciou. Org. sulfidy sa oxidujú zmesou bromidu a bromičnanu, nadbytok sa stanoví titračne.

Rozšírené pre kvalitu. a množstvá. funkčné Analyzovali sa aj selektívne a pomerne citlivé metódy IR spektroskopie a NMR.

Vznik stereošpecifickej analýzy org. v-v 2. pol. 20. storočie spojené s rozvojom chromatografie metódy. Na oddelenie enantiomérov sa najčastejšie uskutočňuje predbežná reakcia medzi analyzovanými látkami a opticky aktívnymi činidlami za vzniku diastereomérov, ktoré sa potom separujú plynovo-kvapalinovou alebo vysokoúčinnou kvapalinovou chromatografiou na kolónach s opticky aktívnymi stacionárnymi fázami.

Molekulárna analýza org. in-in založil ch. arr. o používaní chromatografie a iné. spektrálne metódy, ktoré umožňujú stanoviť štruktúru org. spojenia.

Fázová analýza, ktorá umožňuje kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu kryštalických materiálov. organizačné formuláre pripojenie, vykonávané pomocou rádiografiu A elektronografia. Röntgen, štrukturálna analýza umožňuje nastaviť štrukturálnu štruktúru organizácie s vysokou presnosťou. v-va, určte dĺžky väzieb medzi atómami a uhly medzi väzbami.

Vyššie uvedené analytické metódy sú založené na priamom stanovení analyzovaných látok alebo z nich získaných derivátov. V O. v. A. Často sa používajú aj nepriame metódy. Takže napríklad zlúčeniny uhlíka možno izolovať z analyzovanej zmesi vo forme ťažko rozpustného striebra alebo iných solí a potom pomocou metódy atómovej absorpcie. spektroskopia alebo rôntgenová fluorescenčná analýza na stanovenie množstva zodpovedajúceho kovu; Na základe výsledkov takejto analýzy možno vypočítať obsah oxidu uhličitého. V kvapalinovej chromatografii je efektívne využitie nepriamej detekcie separovaných látok, pri ktorej sa do mobilnej fázy pridáva aktívna zložka vytvárajúca s produktmi separácie alebo s látkami, ktoré sa chromatografujú, ľahko detekovateľné zlúčeniny.

Metódy analýzy a použité vybavenie závisia od konkrétnej úlohy O. v. a.: stanovenie hlavnej zložky zmesi, org. alebo neorg. nečistoty v org. wow, org. nečistoty v anorganických in-ve alebo analýza komplexnej viaczložkovej zmesi in-in.

Metódy O. storočia. A. široko používané pri vývoji priemyselných technológií. vyrába org. produktov a v samotnom výrobnom procese na vývoj metód analýzy surovín, pom. in-in, medzi. výrobkov v rôznych fázach výroby, na kontrolu výroby. proces, hotové výrobky, emisie odpadových vôd a plynov, na identifikáciu nečistôt v medziproduktoch a konečných produktoch a na vývoj analytov. techniky, ktoré zabezpečia potrebnú kinetiku. výskumu. Vo všetkých prípadoch je potrebné vybrať ten optimálny. možnosti analytických metód a ich kombinácií v súlade s požiadavkami na rýchlosť, reprodukovateľnosť, presnosť atď.

Pri vývoji analytu. časti normatívnej a technickej. dokumentácia k surovinám, pom. materiály a hotové výrobky v prvom rade stanovujú minimálny potrebný a dostatočný počet analytov. ukazovatele. Medzi takéto ukazovatele patrí bod topenia, pH, zásaditý obsah. látky v produkte, ktoré sa stanovujú priamou metódou (zvyčajne titračne s použitím potenciometrie) alebo nepriamo, odčítaním hmotnosti nečistôt stanovenej chromatografiou od hmotnosti celého produktu. (najčastejšie), elektrochemické. alebo spektrofotometricky. metódy. Pri použití funkcie analýzou určiť hlavné položky si zvyčajne vyberajú metódu, ktorá zahŕňa určenie tejto položky podľa funkcie. skupina vytvorená v poslednej fáze jej prijatia. V prípade potreby, keď sa analyzovaná látka získa viacstupňovou syntézou, určí sa podľa rôznych funkcií. skupiny. Analytik. metódy zvolené na analýzu surovín a hotových výrobkov musia mať Ch. arr. dobrá reprodukovateľnosť a presnosť.

Analytické metódy používané pri kontrole výroby musia byť rýchle a kontinuálne (napríklad redox metria, pH metria, ). Základom metód sledovania výrobných procesov je org. in-in často spočíva definícia miznúcej funkcie. skupina, teda skupina prechádzajúca v danom štádiu výroby transformáciou, ktorá umožňuje presne zaznamenať koniec zodpovedajúceho štádia. V tomto prípade sa široko používa tenkovrstvová, plyno-kvapalinová, vysokoúčinná kvapalinová chromatografia, spektrofotometria a elektrochemická. metódy, prietokovo-vstrekovanie. analýza.

Na analýzu budú intervaly. titrimetria sa najčastejšie používa pre vyrobené produkty a pre reakčné analýzy. zmesová komplexná chromatografia. a spektrálne metódy, vrátane plynovej chromatografie-hmotnostnej spektrometrie, kombinácie plynovej chromatografie s Fourierovou transformáciou infračervenej spektroskopie.

Analýza objektov životného prostredia nadobudla veľký význam. Pri vývoji vhodných metód na analýzu zákl požiadavkami na ne sú vysoká citlivosť a správna identifikácia určovaných látok. Tieto požiadavky spĺňa plynová chromatografia-hmotnostná spektrometria s použitím dvoch alebo viacerých stacionárnych fáz.

V klinickom analýzy (analýza krvi, moču, tkanív a iných predmetov na obsah liečiv, metabolitov, steroidov, aminokyselín atď.) je dôležitá nielen citlivosť, presnosť a rýchlosť analýzy, ale aj reprodukovateľnosť jej výsledkov. Keď je posledná požiadavka kritická, používa sa plynová chromatografia-hmotnostná spektrometria za štandardných podmienok, ako aj vysokovýkonné prietokové vstrekovanie. analýzy a rôznych enzýmových metód s vysokou selektivitou.

Lit.: Guben Weil, Methods of organic chemistry, zväzok 2, Methods of analysis, trans. s ním. 4. vydanie, M. 1963; Cheronis N. D., Ma T. S., Mikro- a semi-mikrometódy organickej funkčnej analýzy, trans. z angličtiny, M., 1973; Siggia S.. Hannah J. G., Kvantitatívna organická analýza funkčnými skupinami, trans. z angličtiny, M.; 1983. B. ja Kolokolov.

Chemická encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .

Pozrite si, čo je „ANALÝZA ORGANICKÝCH LÁTOK“ v iných slovníkoch:

Analýza vody je metóda na štúdium vlastností a kvality vody. Používa sa na stanovenie množstva rôznych látok vo vode, ktorá je v kontakte s ľuďmi na priemyselné a domáce účely, prípadne na vedecké účely. Obsah 1 Druhy vody pre ... ... Wikipedia

Pôdny rozbor je súbor operácií vykonávaných na zistenie zloženia, fyzikálno-mechanických, fyzikálno-chemických, chemických, agrochemických a biologických vlastností pôdy. Vykonávať mechanické (granulometrické), chemické, ... ... Wikipedia

ANALÝZA VODY- vykonáva sa na zistenie kvality vody a zistenie možnosti jej využitia na zásobovanie rybníkov. A.v. sa koná štyrikrát do roka: na jar (počas jarnej povodne), v polovici leta (júl), na jeseň (počas jesene... ... Rybnikový chov rýb

analýza- ANALÝZA (z gréckeho rozbor, dekompozícia, rozkúskovanie) je postup na reálne alebo mentálne rozdelenie objektu, javu alebo procesu, ako aj ich vzťahov na zložky, prvky, vlastnosti, funkcie a podsystémy. Procedúra... ... Encyklopédia epistemológie a filozofie vedy

Identifikácia (detekcia) zložiek analyzovaných v a približných množstvách, hodnotenie ich obsahu vo vodách a materiáloch. Ako komponenty to môže byť atómy a ióny, izotopy prvkov a jednotlivé nuklidy, molekuly, funkčn. skupiny a radikáli... Chemická encyklopédia

Stanovenie obsahu (hmotnosť, koncentrácia atď.) alebo množstva. pomery zložiek v analyzovanej vzorke. Určené zložky môžu byť. atómy, molekuly, izotopy, funkčné. skupiny, fázy atď. (pozri Elementárna analýza, Molekulárna ... ... Chemická encyklopédia

Štúdium organickej hmoty začína jej izoláciou a čistením.

1. Zrážky

Zrážky– oddelenie jednej zo zlúčenín plynnej alebo kvapalnej zmesi látok na zrazeninu, kryštalickú alebo amorfnú. Metóda je založená na zmene podmienok solvatácie.Účinok solvatácie je možné značne znížiť a pevnú látku je možné izolovať v čistej forme pomocou niekoľkých metód.

Jedným z nich je, že konečný (často nazývaný cieľový) produkt sa premení na zlúčeninu podobnú soli (jednoduchá alebo komplexná soľ), ak je len schopná acidobázickej interakcie alebo tvorby komplexu. Napríklad amíny možno previesť na substituované amónne soli:

(CH3)2NH + HCl -> [(CH3)2NH2] + Cl-,

a karboxylové, sulfónové, fosfónové a iné kyseliny - na soli pôsobením zodpovedajúcich zásad:

CH 3 COOH + NaOH -> CH 3 COO – Na + + H 2 O;

2CH3SO2OH + Ba(OH)2 -> Ba2+ (CH3S020)2 – + H20;

CH3P(OH)20 + 2AgOH -> Ag(CH3P03)2– + 2H20.

Soli ako iónové zlúčeniny sa rozpúšťajú iba v polárnych rozpúšťadlách (H 2 O, ROH, RCOOH atď.) Čím lepšie takéto rozpúšťadlá vstupujú do interakcií donor-akceptor s katiónmi a aniónmi soli, tým väčšia je energia uvoľnená pri solvatácii, resp. vyššia rozpustnosť. V nepolárnych rozpúšťadlách, ako sú uhľovodíky, petroléter (ľahký benzín), CHCl 3, CCl 4 atď., sa soli nerozpúšťajú a nekryštalizujú (vysoľujú), keď sa tieto alebo podobné rozpúšťadlá pridajú k roztoku podobnému soli. zlúčeniny. Zodpovedajúce zásady alebo kyseliny možno ľahko izolovať zo solí v čistej forme.

Aldehydy a ketóny nearomatickej povahy s prídavkom hydrosiričitanu sodného kryštalizujú z vodných roztokov vo forme slabo rozpustných zlúčenín.

Napríklad acetón (CH 3) 2 CO z vodných roztokov kryštalizuje s hydrosulfitom sodným NaHSO 3 vo forme slabo rozpustného hydrosulfitového derivátu:

Aldehydy ľahko kondenzujú s hydroxylamínom a uvoľňujú molekulu vody:

Produkty vznikajúce pri tomto procese sú tzv oxímy Sú to kvapaliny alebo pevné látky Oxímy majú slabo kyslý charakter, prejavujúci sa tým, že vodík hydroxylovej skupiny je možné nahradiť kovom a zároveň majú slabo zásaditý charakter, keďže sa oxímy spájajú s kyselinami, pričom vznikajú soli, ako sú amónne soli.

Pri varení so zriedenými kyselinami dochádza k hydrolýze, pričom sa uvoľňuje aldehyd a vytvára sa hydroxylamínová soľ:

Hydroxylamín je teda dôležitým činidlom, ktoré umožňuje izolovať aldehydy vo forme oxímov zo zmesí s inými látkami, s ktorými hydroxylamín nereaguje.Oxímy možno použiť aj na čistenie aldehydov.

Podobne ako hydroxylamín, aj hydrazín H 2 N–NH 2 reaguje s aldehydmi; ale keďže v molekule hydrazínu sú dve skupiny NH 2, môže reagovať s dvomi molekulami aldehydu.V dôsledku toho sa zvyčajne používa fenylhydrazín C 6 H 5 –NH–NH 2, t.j. produkt nahradenia jedného atómu vodíka v molekule hydrazínu fenylovou skupinou C6H5:

Produkty reakcie aldehydov s fenylhydrazínom sú tzv fenylhydrazóny.Fenylhydrazóny sú kvapalné a tuhé a dobre kryštalizujú. Pri varení so zriedenými kyselinami, ako sú oxímy, podliehajú hydrolýze, v dôsledku ktorej sa vytvára voľný aldehyd a fenylhydrazínová soľ:

Tak fenylhydrazín, podobne ako hydroxylamín, môže slúžiť na izoláciu a čistenie aldehydov.

Niekedy sa na tento účel používa iný derivát hydrazínu, v ktorom nie je atóm vodíka nahradený fenylovou skupinou, ale skupinou H2N–CO. Tento derivát hydrazínu sa nazýva semikarbazid NH 2 – NH – CO – NH 2. Kondenzačné produkty aldehydov so semikarbazidom sú tzv semikarbazóny:

Ketóny tiež ľahko kondenzujú s hydroxylamínom za vzniku ketoxímov:

S fenylhydrazínom ketóny poskytujú fenylhydrazóny:

a so semikarbazidmi - semikarbazónmi:

Preto sa hydroxylamín, fenylhydrazín a semikarbazid používajú na izoláciu ketónov zo zmesí a na ich čistenie v rovnakej miere ako na izoláciu a čistenie aldehydov.Takýmto spôsobom je samozrejme nemožné oddeliť aldehydy od ketónov.

Alkíny s koncovou trojitou väzbou reagujú s roztokom amoniaku Ag 2 O a uvoľňujú sa vo forme alkinidov striebra, napr.

2(OH) – + HC=CH -> Ag–C=C–Ag + 4NH3 + 2H20.

Východiskové aldehydy, ketóny a alkíny sa dajú ľahko izolovať z ťažko rozpustných substitučných produktov v ich čistej forme.

2. Kryštalizácia

Kryštalizačné metódy separácia zmesí a hĺbkové čistenie látok sú založené na rozdiele v zložení fáz vznikajúcich pri čiastočnej kryštalizácii taveniny, roztoku a plynnej fázy. Dôležitou charakteristikou týchto metód je rovnovážny alebo termodynamický separačný koeficient, ktorý sa rovná pomeru koncentrácií zložiek v rovnovážnych fázach – pevnej a kvapalnej (alebo plynnej):

Kde X A r– molárne frakcie zložky v tuhej a kvapalnej (alebo plynnej) fáze. Ak X<< 1, т.е. разделяемый компонент является примесью, k 0 = X / r. V reálnych podmienkach sa zvyčajne nedosiahne rovnováha; stupeň separácie počas monokryštalizácie sa nazýva efektívny separačný koeficient k, čo je vždy menej k 0 .

Existuje niekoľko spôsobov kryštalizácie.

Pri oddeľovaní zmesí metódou smerová kryštalizácia nádoba s východiskovým roztokom sa pomaly presúva z ohrievacej zóny do chladiacej zóny.Na hranici zón dochádza ku kryštalizácii, ktorej čelo sa pohybuje rýchlosťou pohybu nádoby.

Používa sa na oddelenie komponentov s podobnými vlastnosťami. zónové tavenie ingoty očistené od nečistôt v podlhovastom kontajneri, ktorý sa pomaly pohybuje pozdĺž jedného alebo viacerých ohrievačov. Časť ingotu v ohrievacej zóne sa na výstupe z nej topí a opäť kryštalizuje. Tento spôsob poskytuje vysoký stupeň čistenia, ale je málo produktívny, preto sa používa hlavne na čistenie polovodičových materiálov (Ge, Si a pod.).

Protiprúdová kolónová kryštalizácia sa vyrába v kolóne, v ktorej hornej časti je ochladzovacia zóna, kde sa tvoria kryštály a v spodnej časti ohrievacia zóna, kde sa kryštály topia.Kryštály v kolóne sa pohybujú vplyvom gravitácie alebo pomocou , napríklad závitovka v smere proti pohybu kvapaliny.Metóda charakterizovaná vysokou produktivitou a vysokým výťažkom purifikovaných produktov.Používa sa pri výrobe čistého naftalénu, kyseliny benzoovej, kaprolaktámu, frakcií mastných kyselín a pod.

Používajú sa na separáciu zmesí, sušenie a čistenie látok v systéme pevná látka-plyn sublimácia (sublimácia) A desublimácia.

Sublimácia sa vyznačuje veľkým rozdielom v rovnovážnych podmienkach pre rôzne látky, čo umožňuje separovať viaczložkové systémy, najmä pri získavaní látok s vysokou čistotou.

3. Extrakcia

Extrakcia- separačná metóda založená na selektívnej extrakcii jednej alebo viacerých zložiek analyzovanej zmesi pomocou organických rozpúšťadiel - extrakčných činidiel. Extrakciou sa spravidla rozumie proces distribúcie rozpustenej látky medzi dve nemiešateľné kvapalné fázy, aj keď vo všeobecnosti jedna z fázy môžu byť pevné (extrakcia z tuhých látok) alebo plynné.Presnejší názov metódy je preto extrakcia kvapalina-kvapalina, alebo jednoducho extrakcia kvapalina-kvapalina V analytickej chémii sa zvyčajne používa extrakcia látok z vodného roztoku pomocou organických rozpúšťadiel.

Distribúcia látky X medzi vodnou a organickou fázou za rovnovážnych podmienok sa riadi zákonom o rovnováhe distribúcie. Konštanta tejto rovnováhy, vyjadrená ako pomer medzi koncentráciami látok v dvoch fázach:

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

pri danej teplote je konštantná hodnota, ktorá závisí len od charakteru látky a oboch rozpúšťadiel.Táto hodnota sa nazýva distribučná konštanta Dá sa približne odhadnúť pomerom rozpustnosti látky v každom z rozpúšťadiel.

Fáza, do ktorej extrahovaná zložka prešla po extrakcii kvapalinou, sa nazýva extrakt; fáza ochudobnená o túto zložku - rafinát.

V priemysle je najbežnejšia protiprúdová viacstupňová extrakcia Potrebný počet separačných stupňov je zvyčajne 5–10 a pri ťažko separovateľných zlúčeninách až 50–60 Proces zahŕňa množstvo štandardných a špeciálnych operácií Prvá zahŕňa samotnú extrakciu, premývanie extraktu (na zníženie obsahu nečistôt a odstránenie mechanicky zachyteného zdrojového roztoku) a opätovná extrakcia, teda spätný prenos extrahovanej zlúčeniny do vodnej fázy za účelom jej ďalšieho spracovania vo vodnom roztoku alebo opakovaného extrakčného čistenia.Špeciálne operácie sú spojené napríklad so zmenou oxidačného stavu separovaných zložiek.

Jednostupňová extrakcia kvapalina-kvapalina, účinná len pri veľmi vysokých distribučných konštantách K, sa používajú predovšetkým na analytické účely.

Zariadenia na odsávanie tekutín - extraktory– môže byť s kontinuálnym (stĺpce) alebo stupňovitým (miešačky-usadzovače) fázovým kontaktom.

Keďže pri extrakcii je potrebné intenzívne premiešavať dve nemiešateľné kvapaliny, používajú sa najmä tieto typy kolón: pulzačné (s vratným pohybom kvapaliny), vibračné (s vibračným balíkom dosiek), rotačné-kotúčové (s balíkom zn. kotúče rotujúce na spoločnom hriadeli) atď. d.

Každý stupeň miešača-usadzovača má zmiešavaciu a usadzovaciu komoru Miešanie môže byť mechanické (miešačky) alebo pulzačné; viacstupňová sa dosiahne spojením potrebného počtu sekcií do kaskády sekcie môžu byť zostavené v spoločnom kryte (skriňové extraktory) Miešač-usadzovače majú výhodu oproti kolónam v procesoch s malým počtom stupňov alebo s veľmi veľkými prietokmi Na spracovanie veľkých prietokov sú perspektívne odstredivé zariadenia.

Výhodou extrakcie kvapalina-kvapalina sú nízke náklady na energiu (neexistujú žiadne fázové prechody vyžadujúce externú dodávku energie); možnosť získania vysoko čistých látok; možnosť úplnej automatizácie procesu.

Extrakcia kvapalina-kvapalina sa používa napríklad na izoláciu ľahkých aromatických uhľovodíkov z ropných surovín.

Extrakcia látky rozpúšťadlom z pevnej fázyčasto sa používa v organickej chémii na extrakciu prírodných zlúčenín z biologických objektov: chlorofyl zo zelených listov, kofeín z kávovej alebo čajovej hmoty, alkaloidy z rastlinných materiálov atď.

4. Destilácia a rektifikácia

Destilácia a rektifikácia sú najdôležitejšie metódy na oddeľovanie a čistenie kvapalných zmesí na základe rozdielu v zložení kvapaliny a pary z nej vytvorenej.

Rozdelenie zložiek zmesi medzi kvapalinu a paru je určené hodnotou relatívnej prchavosti α:

αik= (ri/ Xi) : (rk / Xk),

Kde Xi A Xk,ri A rk– mólové zlomky komponentov i A k respektíve v kvapaline a pare z nej vytvorenej.

Pre riešenie pozostávajúce z dvoch komponentov,

Kde X A r– mólové frakcie prchavej zložky v kvapaline a pare.

Destilácia(destilácia) prebieha čiastočným odparením kvapaliny a následnou kondenzáciou vodnej pary.Výsledkom destilácie je destilovaná frakcia destilát– je obohatený o prchavú (nízkovrúcu) zložku a nedestilovanú kvapalinu – zvyšok DPH– menej prchavá (vysokovrúca).Destilácia sa nazýva jednoduchá, ak sa z počiatočnej zmesi destiluje jedna frakcia a frakčná (frakčná), ak sa destiluje niekoľko frakcií.Ak je potrebné znížiť teplotu procesu, používa sa destilácia s. vodná para alebo inertný plyn prebublávajúci cez vrstvu kvapaliny.

Existuje konvenčná a molekulárna destilácia. Konvenčná destilácia sa uskutočňujú pri takých tlakoch, keď je voľná dráha molekúl mnohonásobne menšia ako vzdialenosť medzi povrchmi vyparovania kvapaliny a kondenzácie pár. Molekulárna destilácia sa uskutočňuje pri veľmi nízkom tlaku (10 –3 – 10 –4 mm Hg), keď vzdialenosť medzi povrchmi vyparovania kvapaliny a kondenzácie pár je úmerná voľnej dráhe molekúl.

Klasická destilácia sa používa na čistenie kvapalín od málo prchavých nečistôt a na oddelenie zmesí zložiek, ktoré sa výrazne líšia relatívnou prchavosťou Molekulárna destilácia sa používa na oddelenie a čistenie zmesí málo prchavých a tepelne nestabilných látok, napríklad pri izolácii vitamínov z rybí tuk a rastlinné oleje.

Ak je relatívna prchavosť α nízka (zložky s nízkou teplotou varu), potom sa oddelenie zmesí vykonáva rektifikáciou. Rektifikácia– delenie kvapalných zmesí na prakticky čisté zložky alebo frakcie, ktoré sa líšia bodmi varu. Na rektifikáciu sa zvyčajne používajú kolónové zariadenia, v ktorých sa časť kondenzátu (reflux) vracia na zavlažovanie do hornej časti kolóny. V tomto prípade sa uskutočňuje opakovaný kontakt medzi prúdmi kvapalnej a parnej fázy. hnacou silou rektifikácie je rozdiel medzi skutočnou a rovnovážnou koncentráciou zložiek v plynnej fáze zodpovedajúci danému zloženiu kvapalnej fázy Systém para-kvapalina sa snaží dosiahnuť rovnovážny stav, v dôsledku čoho para, resp. pri kontakte s kvapalinou je obohatená o vysoko prchavé (nízkovriace) zložky a kvapalina - o nízkoprchavé (vysokovrúce) zložky.Keďže sa kvapalina a para pohybujú k sebe (protiprúd), s dostatočným pri výšky kolóny v jej hornej časti možno získať takmer čistú, vysoko prchavú zložku.

Rektifikácia sa môže uskutočňovať za atmosférického alebo zvýšeného tlaku, ako aj za podmienok vákua.Pri zníženom tlaku sa znižuje bod varu a zvyšuje sa relatívna prchavosť zložiek, čo znižuje výšku destilačnej kolóny a umožňuje separáciu zmesí tepelne nestabilné látky.

Podľa konštrukcie sa destilačné prístroje delia na zabalené, diskovitého tvaru A rotačný film.

Rektifikácia má široké využitie v priemysle na výrobu benzínu, petroleja (rektifikácia oleja), kyslíka a dusíka (nízkoteplotná rektifikácia vzduchu) a na izoláciu a hĺbkové čistenie jednotlivých látok (etanol, benzén a pod.).

Pretože organické látky sú vo všeobecnosti tepelne nestabilné, na ich hlboké čistenie spravidla plnené destilačné kolóny pracujúce vo vákuu.Niekedy sa na získanie obzvlášť čistých organických látok používajú rotačné filmové kolóny, ktoré majú veľmi nízky hydraulický odpor a krátky čas zotrvania produktu v nich.Rektifikácia sa v tomto prípade spravidla uskutočňuje v r. vákuum.

Rektifikácia je široko používaná v laboratórnej praxi na hĺbkové čistenie látok. Upozorňujeme, že destilácia a rektifikácia slúžia súčasne na určenie teploty varu skúmanej látky, a preto umožňujú overiť stupeň čistoty látky. (stálosť bodu varu).Na tento účel používajú aj špeciálne prístroje - ebuliometre.

5.Chromatografia

Chromatografia je metóda separácie, analýzy a fyzikálno-chemického štúdia látok. Vychádza z rozdielu v rýchlosti pohybu koncentračných zón skúmaných zložiek, ktoré sa pohybujú v prúdení mobilnej fázy (eluentu) po stacionárnej vrstve a skúmané zlúčeniny sú distribuované medzi obe fázy.

Všetky rôzne metódy chromatografie, ktoré začal M. S. Tsvet v roku 1903, sú založené na adsorpcii z plynnej alebo kvapalnej fázy na pevnom alebo kvapalnom rozhraní.

V organickej chémii sa na separáciu, čistenie a identifikáciu látok široko používajú nasledujúce typy chromatografie: kolónová (adsorpčná); papier (distribúcia), tenkovrstvový (na špeciálnej doske), plyn, kvapalina a plyn-kvapalina.

Pri týchto typoch chromatografie prichádzajú do styku dve fázy – jedna stacionárna, ktorá adsorbuje a desorbuje stanovovanú látku, a druhá mobilná, ktorá pôsobí ako nosič tejto látky.

Typicky je stacionárnou fázou sorbent s rozvinutým povrchom; mobilná fáza – plyn (plynová chromatografia) alebo kvapalina (kvapalinová chromatografia).Prúd mobilnej fázy sa filtruje cez vrstvu sorbentu alebo sa pohybuje po tejto vrstve.B plynová kvapalinová chromatografia Mobilná fáza je plyn a stacionárna fáza je kvapalina, zvyčajne nanesená na pevnom nosiči.

Gélová permeačná chromatografia je variant kvapalinovej chromatografie, kde stacionárnou fázou je gél. (Metóda umožňuje separáciu vysokomolekulárnych zlúčenín a biopolymérov v širokom rozsahu molekulových hmotností.) Rozdiel v rovnovážnom alebo kinetickom rozložení zložiek medzi mobilnou a stacionárnou fázou je nevyhnutnou podmienkou ich chromatografickej separácie.

V závislosti od účelu chromatografického procesu sa rozlišuje analytická a preparatívna chromatografia. Analytický je určený na určenie kvalitatívneho a kvantitatívneho zloženia skúmanej zmesi.

Chromatografia sa zvyčajne vykonáva pomocou špeciálnych prístrojov - chromatografy, ktorej hlavnými časťami sú chromatografická kolóna a detektor V momente zavedenia vzorky sa analyzovaná zmes nachádza na začiatku chromatografickej kolóny Vplyvom prúdenia mobilnej fázy sa zložky zmesi sa začnú po kolóne pohybovať rôznou rýchlosťou a dobre sorbované zložky sa po vrstve sorbentu pohybujú pomalšie Detektor na výstupe z kolóny automaticky kontinuálne zisťuje koncentrácie separovaných zlúčenín v mobilnej fáze Signál detektora zvyčajne zaznamenáva záznamník.Výsledný diagram sa nazýva chromatogram.

Preparatívna chromatografia zahŕňa vývoj a aplikáciu chromatografických metód a zariadení na získanie vysoko čistých látok obsahujúcich najviac 0,1 % nečistôt.

Znakom preparatívnej chromatografie je použitie chromatografických kolón s veľkým vnútorným priemerom a špeciálnych zariadení na izoláciu a zber komponentov.V laboratóriách sa izoluje 0,1–10 gramov látky na kolónach s priemerom 8–15 mm, v semi -priemyselné inštalácie so stĺpmi s priemerom 10–20 cm, niekoľko kilogramov Na výrobu niekoľkých ton látky ročne boli vytvorené unikátne priemyselné zariadenia so stĺpmi s priemerom 0,5 m.

Straty látok v preparatívnych kolónach sú malé, čo umožňuje široké použitie preparatívnej chromatografie na separáciu malých množstiev komplexných syntetických a prírodných zmesí. Preparatívna plynová chromatografia používa sa na výrobu vysoko čistých uhľovodíkov, alkoholov, karboxylových kyselín a iných organických zlúčenín vrátane zlúčenín obsahujúcich chlór; kvapalina– na výrobu liečiv, polymérov s úzkou distribúciou molekulovej hmotnosti, aminokyselín, bielkovín a pod.

Niektoré štúdie tvrdia, že náklady na produkty s vysokou čistotou získané chromatograficky sú nižšie ako na produkty čistené destiláciou, preto je vhodné použiť chromatografiu na jemné čistenie látok, ktoré boli predtým oddelené rektifikáciou.

2.Elementárna kvalitatívna analýza

Kvalitatívna elementárna analýza je súbor metód, ktoré umožňujú určiť, z ktorých prvkov sa organická zlúčenina skladá. Na stanovenie elementárneho zloženia sa organická látka najprv oxidáciou alebo mineralizáciou (legovaním alkalickými kovmi) premení na anorganické zlúčeniny, ktoré sa potom skúmajú konvenčnými analytickými metódami.

Obrovským úspechom A.L. Lavoisiera ako analytického chemika bolo vytvorenie elementárna analýza organických látok(tzv. CH analýza) V tom čase už existovalo množstvo metód na gravimetrickú analýzu anorganických látok (kovy, minerály atď.), ktoré však ešte neboli schopné analyzovať organické látky týmto spôsobom. Analytická chémia tej doby jednoznačne „krívala na jednu nohu“; Relatívne zaostávanie v analýze organických zlúčenín a najmä zaostávanie v teórii takýchto analýz pociťujeme žiaľ dodnes.

A.L. Lavoisier, ktorý sa zaoberal problematikou organickej analýzy, v prvom rade ukázal, že všetky organické látky obsahujú kyslík a vodík, mnohé obsahujú dusík a niektoré obsahujú síru, fosfor alebo iné prvky. Teraz bolo potrebné vytvoriť univerzálne metódy kvantitatívneho stanovenia týchto prvkov, predovšetkým metódy na presné stanovenie uhlíka a vodíka Na dosiahnutie tohto cieľa A. L. Lavoisier navrhol spaľovanie vzoriek skúmanej látky a stanovenie množstva uvoľneného oxidu uhličitého (obr. 1). Pri tom vychádzal z dvoch svojich pozorovaní: 1) oxid uhličitý vzniká pri spaľovaní akejkoľvek organickej látky; 2) východiskové látky neobsahujú oxid uhličitý, vzniká z uhlíka, ktorý je súčasťou akejkoľvek organickej látky. Prvými objektmi analýzy boli vysoko prchavé organické látky – jednotlivé zlúčeniny ako etanol.

Ryža. 1. Prvý prístroj A. L. Lavoisiera na analýzu organických

látok spaľovacou metódou

Na zabezpečenie čistoty experimentu vysokú teplotu nezabezpečovalo žiadne palivo, ale slnečné lúče zaostrené na vzorku obrovskou šošovkou Vzorka bola spálená v hermeticky uzavretej inštalácii (pod skleneným zvonom) v známom množstve kyslíka, uvoľnený oxid uhličitý bol absorbovaný a zvážený.Hmotnosť vody bola stanovená nepriamou metódou.

Pre elementárnu analýzu nízko prchavých zlúčenín A. L. Lavoisier neskôr navrhol zložitejšie metódy. Pri týchto metódach boli jedným zo zdrojov kyslíka potrebného na oxidáciu vzorky oxidy kovov, s ktorými bola spálená vzorka vopred zmiešaná (napríklad oxid olovnatý). Tento prístup bol neskôr použitý v mnohých metódach elementárnej analýzy organických látok a zvyčajne poskytoval dobré výsledky. Metódy analýzy CH podľa Lavoisiera však boli príliš časovo náročné a tiež neumožňovali dostatočne presne určiť obsah vodíka: priame váženie výslednej vody sa neuskutočnilo.

Metódu analýzy CH zdokonalil v roku 1814 veľký švédsky chemik Jens Jakob Berzelius. Teraz bola vzorka spálená nie pod skleneným zvonom, ale vo vodorovnej trubici vyhrievanej zvonku, cez ktorú prechádzal vzduch alebo kyslík. Pridávali sa soli. vzorky, čím sa uľahčil proces horenia.Uvoľnená voda absorbovala pevný chlorid vápenatý a odvážila.Francúzsky výskumník J.Dumas doplnil túto techniku ​​o objemové stanovenie uvoľneného dusíka (CHN analýza).Lavoisier-Berzeliusovu techniku ​​opäť zdokonalil J. Liebig, ktorý dosiahol kvantitatívnu a selektívnu absorpciu oxidu uhličitého v guľôčkovom absorbéri, ktorý vynašiel (obr. 2).

Ryža. 2. Yu Liebigov prístroj na spaľovanie organických látok

To umožnilo výrazne znížiť zložitosť a náročnosť analýzy CH, a čo je najdôležitejšie, zvýšiť jej presnosť. Tak Yu. Liebig, pol storočia po A. L. Lavoisierovi, dokončil vývoj gravimetrickej analýzy organických látok, ktorý začal v r. veľký francúzsky vedec. Aplikovaním svojich metód Yu. Do 40. rokov 19. storočia Liebig prišiel na presné zloženie mnohých organických zlúčenín (napríklad alkaloidov) a dokázal (spolu s F. Wöhlerom) existenciu izomérov. Tieto techniky zostali prakticky dlhé roky nezmenené, ich presnosť a všestrannosť zabezpečili prudký rozvoj organickej chémie v druhej polovici 19. storočia. Ďalšie zlepšenia v oblasti elementárnej analýzy organických látok (mikroanalýza) sa objavili až začiatkom 20. storočia. Zodpovedajúci výskum F. Pregla bol ocenený Nobelovou cenou (1923).

Je zaujímavé, že A. L. Lavoisier aj J. Liebig sa snažili potvrdiť výsledky kvantitatívnej analýzy akejkoľvek jednotlivej látky protisyntézou tej istej látky, pričom venovali pozornosť kvantitatívnym pomerom činidiel počas syntézy. A.L. Lavoisier poznamenal, že chémia má vo všeobecnosti dva spôsoby, ako určiť zloženie látky: syntéza a analýza a človek by sa nemal považovať za spokojný, kým sa mu nepodarí použiť obe tieto metódy na testovanie. Táto poznámka je dôležitá najmä pre výskumníkov komplexných organických látok, ktorých spoľahlivá identifikácia a identifikácia štruktúry zlúčenín si dnes, podobne ako za čias Lavoisiera, vyžaduje správnu kombináciu analytických a syntetických metód.

Detekcia uhlíka a vodíka.

Metóda je založená na oxidačnej reakcii organickej hmoty s práškom oxidu meďnatého (II).

V dôsledku oxidácie uhlík obsiahnutý v analyzovanej látke tvorí oxid uhličitý (IV) a vodík tvorí vodu. Uhlík sa určuje kvalitatívne tvorbou bielej zrazeniny uhličitanu bárnatého po interakcii oxidu uhoľnatého (IV) s barytovou vodou. Vodík sa deteguje tvorbou kryštalického hydrátu Cu8O4-5H20, modrej farby.

Spôsob vykonávania.

Prášok oxidu meďnatého (II) sa umiestni do skúmavky 1 (obr. 2.1) vo výške 10 mm, pridá sa rovnaké množstvo organickej hmoty a dôkladne sa premieša. Do hornej časti skúmavky 1 sa umiestni malá hrudka vaty, na ktorú sa naleje tenká vrstva bieleho prášku bez vodného síranu meďnatého. Skúmavka 1 sa uzavrie zátkou s hadičkou 2 na výstup plynu tak, že sa jej jeden koniec takmer dotýka vaty a druhý sa ponorí do skúmavky 3 s 1 ml barytovej vody. Opatrne zahrejte v plameni horáka najprv hornú vrstvu zmesi látky s oxidom meďnatým (II), potom spodnú vrstvu

Ryža. 3 Objav uhlíka a vodíka

V prítomnosti uhlíka sa pozoruje zákal barytovej vody v dôsledku tvorby zrazeniny uhličitanu bárnatého. Po objavení sa zrazeniny sa skúmavka 3 vyberie a skúmavka 1 sa ďalej zahrieva, kým vodná para nedosiahne vodný síran meďnatý. V prítomnosti vody sa pozoruje zmena farby kryštálov síranu meďnatého v dôsledku tvorby kryštalického hydrátu CuSO4*5H2O

Detekcia halogénov. Beilyiteinov test.

Metóda detekcie atómov chlóru, brómu a jódu v organických zlúčeninách je založená na schopnosti oxidu meďnatého rozkladať organické zlúčeniny obsahujúce halogén pri vysokých teplotách za vzniku halogenidov medi.

Analyzovaná vzorka sa nanesie na koniec predkalcinovaného medeného drôtu a zahrieva sa v nesvietiacom plameni horáka. Ak sú vo vzorke halogény, výsledné halogenidy medi (II) sa redukujú na halogenidy medi (I), ktoré , po odparení zafarbí plameň modrozelenú (CuC1, CuBr) alebo zelenú (OD) farbu.Organofluórové zlúčeniny nesfarbujú plameň fluoridu meďnatého je neprchavý.Reakcia je neselektívna vzhľadom na skutočnosť že pri stanovení interferujú nitrily, močovina, tiomočovina, jednotlivé deriváty pyridínu, karboxylové kyseliny, acetylacetón atď.. Ak sú k dispozícii alkalické kovy a kovy alkalických zemín, plameň sa pozerá cez modrý filter.

Detekcia dusíka, síry a halogénov. "Lassaigneov test"

Metóda je založená na fúzii organickej hmoty s kovovým sodíkom. Pri fúzii sa dusík mení na kyanid sodný, síra na sulfid sodný, chlór, bróm, jód na zodpovedajúce halogenidy sodíka.

Technika fúzie.

A. Pevné látky.

Niekoľko zŕn testovanej látky (5-10 mg) sa umiestni do suchej (pozor!) žiaruvzdornej skúmavky a pridá sa malý kúsok (veľkosť zrnka ryže) kovového sodíka. Zmes sa opatrne zahrieva v plameni horáka, pričom sa skúmavka rovnomerne zahrieva, kým sa nevytvorí homogénna zliatina. Je potrebné zabezpečiť, aby sa sodík roztopil s látkou. Pri roztavení sa látka rozkladá. Fúzia je často sprevádzaná malým zábleskom sodíka a sčernením obsahu skúmavky od výsledných uhlíkových častíc. Skúmavka sa ochladí na teplotu miestnosti a pridá sa 5 až 6 kvapiek etylalkoholu, aby sa odstránil zvyškový kovový sodík. Po uistení sa, že zvyšný sodík zreagoval (syčanie prestane, keď sa pridá kvapka alkoholu), sa do skúmavky naleje 1-1,5 ml vody a roztok sa zahreje do varu. Roztok voda-alkohol sa filtruje a používa sa na detekciu síry, dusíka a halogénov.

B. Kvapalné látky.

Žiaruvzdorná skúmavka je vertikálne upevnená na azbestovej sieťke. Do skúmavky sa vloží kovový sodík a zahrieva sa, kým sa neroztopí. Keď sa objavia sodíkové pary, po kvapkách sa zavádza testovaná látka. Po zuhoľnení látky sa zahrievanie zintenzívni. Po obsahu skúmavky sa ochladí na teplotu miestnosti, podrobí sa vyššie uvedenej analýze.

B. Vysoko prchavé a sublimujúce látky.

Zmes sodíka a testovanej látky sa pokryje vrstvou natronového vápna s hrúbkou asi 1 cm a potom sa podrobí vyššie uvedenej analýze.

Detekcia dusíka. Dusík sa kvalitatívne zisťuje tvorbou pruskej modrej (modrá farba).

Spôsob stanovenia. Do skúmavky dajte 5 kvapiek filtrátu získaného po fúzii látky so sodíkom a pridajte 1 kvapku alkoholového roztoku fenolftaleínu. Výskyt karmínovo-červenej farby naznačuje alkalické prostredie (ak sa farba neobjaví, pridajte do skúmavky 1-2 kvapky 5% vodného roztoku hydroxidu sodného) Následne pridajte 1-2 kvapky 10 % vodného roztoku síranu železnatého, ktorý zvyčajne obsahuje prímes síranu železnatého, vytvorí sa špinavá zelená zrazenina. Pomocou pipety naneste 1 kvapku zakalenej kvapaliny zo skúmavky na kúsok filtračného papiera. akonáhle sa kvapka absorbuje papierom, aplikuje sa na ňu 1 kvapka 5% roztoku kyseliny chlorovodíkovej, ak je k dispozícii dusík, objaví sa modrá škvrna pruskej modrej.

Detekcia síry.

Síra sa kvalitatívne deteguje tvorbou tmavohnedej zrazeniny sulfidu olovnatého, ako aj červenofialového komplexu s roztokom nitroprusidu sodného.

Spôsob stanovenia. Protiľahlé rohy kúska filtračného papiera s rozmermi 3x3 cm sa navlhčia filtrátom získaným tavením látky s kovovým sodíkom (obr. 4).

Ryža. 4. Uskutočnenie seu testu na štvorcovom papieri.

Kvapka 1% roztoku octanu olovnatého sa aplikuje na jednu z mokrých škvŕn, pričom ustúpi 3-4 mm od jej okraja.

Na hranici kontaktu sa objavuje tmavohnedá farba v dôsledku tvorby sulfidu olovnatého (II).

Na okraj ďalšej škvrny sa nanesie kvapka roztoku nitroprusidu sodného, ​​na hranici „únikov“ sa objaví intenzívne červenofialové sfarbenie, ktoré postupne mení farbu.

Detekcia síry a dusíka, ak sú prítomné spolu.

V rade organických zlúčenín obsahujúcich dusík a síru bráni objaveniu dusíka prítomnosť síry.V tomto prípade sa používa mierne upravená metóda stanovenia dusíka a síry založená na skutočnosti, že keď vodný roztok obsahujúci sodík Na filtračný papier sa nanáša sulfid a kyanid sodný, ktorý sa distribuuje po obvode mokrej škvrny.Táto technika vyžaduje určité pracovné zručnosti, čo sťažuje jej aplikáciu.

Spôsob stanovenia. Filtrát nanášajte po kvapkách do stredu filtračného papiera 3x3 cm, kým sa nevytvorí bezfarebná mokrá škvrna s priemerom asi 2 cm.

Ryža. 5. Detekcia síry a dusíka v spoločnej prítomnosti 1 - kvapka roztoku síranu železnatého 2 - kvapka roztoku octanu olovnatého; 3 - kvapka roztoku nitroprusidu sodného

Do stredu škvrny sa aplikuje 1 kvapka 5% roztoku síranu železnatého (obr. 5). Po vstrebaní kvapky sa do stredu aplikuje 1 kvapka 5% roztoku kyseliny chlorovodíkovej. prítomnosti dusíka sa objaví modrá škvrna pruskej modrej Potom sa po obvode vlhkej škvrny nanesie 1 kvapka 1% roztoku octanu olovnatého a na opačnú stranu 1 kvapka roztoku nitroprusidu sodného Ak je prítomná síra, v prvom prípade sa v mieste dotyku „únikov“ objaví tmavohnedá škvrna, v druhom prípade škvrna červenofialovej farby. Reakčné rovnice sú uvedené vyššie .

Fluoridový ión sa deteguje odfarbením alebo žltým sfarbením alizarínového zirkóniového indikátorového papierika po okyslení vzorky Lassaigne kyselinou octovou.

Detekcia halogénov pomocou dusičnanu strieborného. Halogény sa detegujú vo forme halogenidových iónov tvorbou vločkovitých zrazenín halogenidov striebra rôznych farieb: chlorid strieborný je biela zrazenina, ktorá na svetle tmavne; bromid strieborný - svetložltý; jodid strieborný je intenzívna žltá zrazenina.

Spôsob stanovenia. K 5-6 kvapkám filtrátu získaného po roztavení organickej látky so sodíkom pridajte 2-3 kvapky zriedenej kyseliny dusičnej.Ak látka obsahuje síru a dusík, roztok sa varí 1-2 minúty, aby sa odstránil sírovodík a kyanovodík kyseliny, ktoré rušia stanovenie halogénov Potom pridajte 1-2 kvapky 1% roztoku dusičnanu strieborného.Výskyt bielej zrazeniny indikuje prítomnosť chlóru, bledožltej - brómovej, žltej - jódu.

Ak je potrebné objasniť, či je prítomný bróm alebo jód, musia sa vykonať tieto reakcie:

1. K 3-5 kvapkám filtrátu získaného po roztavení látky so sodíkom pridajte 1-2 kvapky zriedenej kyseliny sírovej, 1 kvapku 5% roztoku dusitanu sodného alebo 1% roztoku chloridu železitého a 1 ml chloroformu.

Pri trepaní v prítomnosti jódu sa chloroformová vrstva sfarbí do fialova.

2. K 3-5 kvapkám filtrátu získaného po roztavení látky so sodíkom pridajte 2-3 kvapky zriedenej kyseliny chlorovodíkovej, 1-2 kvapky 5% roztoku chloramínu a 1 ml chloroformu.

V prítomnosti brómu sa chloroformová vrstva zmení na žltohnedú.

B. Objav halogénov Stepanovovou metódou. Je založená na premene kovalentne viazaného halogénu v organickej zlúčenine do iónového stavu pôsobením kovového sodíka v alkoholovom roztoku.

Detekcia fosforu. Jedna metóda detekcie fosforu je založená na oxidácii organickej hmoty oxidom horečnatým, pričom organicky viazaný fosfor sa premieňa na fosforečnanový ión, ktorý sa potom deteguje reakciou s tekutým molybdénom.

Spôsob stanovenia. Niekoľko zrniek látky (5-10 mg) sa zmieša s dvojnásobným množstvom oxidu horečnatého a spopolní sa v porcelánovom tégliku najprv miernym a potom silným ohrevom.Po ochladení sa popol rozpustí v koncentrovanej kyseline dusičnej, 0,5 ml výsledného roztoku sa prenesie do skúmavky, pridá sa 0,5 ml tekutého molybdénu a zahrieva sa.

Výskyt žltej zrazeniny fosfomolybdénanu amónneho naznačuje prítomnosť fosforu v organickej hmote

3. Kvalitatívna analýza podľa funkčných skupín

Na základe selektívnych reakcií funkčných skupín (Pozri prezentáciu k téme).

V tomto prípade sa používajú selektívne reakcie zrážania, komplexácie, rozkladu s uvoľňovaním charakteristických reakčných produktov a iné. Príklady takýchto reakcií sú uvedené v prezentácii.

Zaujímavé je, že na skupinovú detekciu a identifikáciu je možné využiť tvorbu organických zlúčenín, známych ako organické analytické činidlá. Napríklad analógy dimetylglyoxímu interagujú s niklom a paládiom a nitrózo-naftoly a nitrózofenoly s kobaltom, železom a paládiom. Tieto reakcie možno použiť na detekciu a identifikáciu (Pozri prezentáciu k téme).

4. Identifikácia.

Stanovenie stupňa čistoty organických látok

Najbežnejšou metódou na určenie čistoty látky je meranie bod varu pri destilácii a rektifikácii, najčastejšie sa používa na čistenie organických látok.K tomu sa kvapalina vloží do destilačnej banky (banka s guľatým dnom s výstupnou rúrkou priletovanou k hrdlu), ktorá je uzavretá zátkou s teplomer do nej vložený a pripojený k chladničke. Teplomerová gulička by mala byť o niečo vyššie otvory v bočnej trubici, cez ktorú vychádza para. Teplomerová gulička ponorená do pary vriacej kvapaliny preberá teplotu tejto pary , ktorú je možné odčítať na stupnici teplomera.Ak je bod varu kvapaliny nad 50°C, je potrebné hornú časť banky prekryť tepelnou izoláciou.Zároveň je potrebné použiť aneroid barometer, zaznamenajte atmosferický tlak a v prípade potreby urobte korekciu Ak sa destiluje chemicky čistý produkt, bod varu zostáva konštantný počas celej doby destilácie Ak sa destiluje kontaminovaná látka, teplota pri destilácii stúpa, čím sa odoberá viac nízkovriaca nečistota.

Ďalšou bežne používanou metódou na určenie čistoty látky je stanovenie bod topenia Na tento účel sa malé množstvo testovanej látky vloží do kapilárnej trubice uzavretej na jednom konci, ktorá je pripevnená k teplomeru tak, aby látka bola v rovnakej úrovni ako gulička teplomera. pripojená k nej sa ponorí do nejakej vysokovriacej kvapaliny, napríklad glycerínu, a pomaly sa zahrieva na miernom ohni, pričom sa pozoruje látka a zvýšenie teploty. Ak je látka čistá, okamih topenia sa dá ľahko spozorovať, pretože látka sa prudko roztopí a obsah tuby sa okamžite stane priehľadným.V tomto momente je zaznamenaný údaj teplomera.Kontaminované látky sa zvyčajne topia pri nižšej teplote a v širokom rozsahu.

Ak chcete kontrolovať čistotu látky, môžete merať hustota.Na určenie hustoty kvapalín alebo pevných látok najčastejšie používajú pyknometer Ten je vo svojej najjednoduchšej forme kužeľ vybavený zábrusovou zátkou s tenkou vnútornou kapilárou, ktorej prítomnosť pomáha presnejšie udržiavať konštantný objem pri plnení pyknometra. Objem pyknometra vrátane kapiláry je nájdené vážením vodou.

Pyknometrické stanovenie hustoty kvapaliny spočíva v jednoduchom vážení v pyknometri. So znalosťou hmotnosti a objemu je ľahké nájsť požadovanú hustotu kvapaliny. V prípade pevnej látky najskôr odvážte pyknometer čiastočne naplnený s ním, čo udáva hmotnosť vzorky odobratej na výskum. Potom sa pyknometer doplní vodou (alebo čímkoľvek iným - inou kvapalinou so známou hustotou a neinteraguje so skúmanou látkou) a znova sa odváži. váženie umožňuje určiť objem časti pyknometra nenaplnenej látkou a potom objem látky odobratej na výskum.Po znalosti hmotnosti a objemu je ľahké nájsť požadovanú hustotu látky.

Veľmi často sa na posúdenie stupňa čistoty organickej hmoty meria index lomu. Hodnota indexu lomu sa zvyčajne udáva pre žltú čiaru v spektre sodíka s vlnovou dĺžkou D= 589,3 nm (čiara D).

Typicky sa index lomu určuje pomocou refraktometer.Výhodou tejto metódy na určenie stupňa čistoty organickej látky je, že na meranie indexu lomu je potrebných len niekoľko kvapiek testovanej zlúčeniny.V tejto príručke sú uvedené uvažované fyzikálne vlastnosti najdôležitejších organických látok.Všimnite si tiež že univerzálna metóda na určenie stupňa čistoty organickej látky je chromatografia Táto metóda umožňuje nielen ukázať, aká je daná látka čistá, ale aj uviesť, aké konkrétne nečistoty a v akom množstve obsahuje.

Významný rozdiel v štruktúre a vlastnostiach organických zlúčenín od anorganických, jednotnosť vlastností látok rovnakej triedy, komplexné zloženie a štruktúra mnohých organických materiálov určujú vlastnosti kvalitatívnej analýzy organických zlúčenín.

V analytickej chémii organických zlúčenín je hlavnou úlohou priradiť analyty k určitej triede organických zlúčenín, separovať zmesi a identifikovať izolované látky.

Existujú organické elementárny analýza určená na detekciu prvkov v organických zlúčeninách, funkčné– na detekciu funkčných skupín a molekulárne– na detekciu jednotlivých látok špecifickými vlastnosťami molekúl alebo kombináciou údajov elementárnej a funkčnej analýzy a fyzikálnych konštánt.

Kvalitatívna elementárna analýza

Prvky, ktoré sa najčastejšie nachádzajú v organických zlúčeninách (C, N, O, H, P, S, Cl, I; zriedkavejšie As, Sb, F, rôzne kovy), sa zvyčajne detegujú pomocou redoxných reakcií. Napríklad uhlík sa zisťuje oxidáciou organickej zlúčeniny oxidom molybdénovým pri zahrievaní. V prítomnosti uhlíka sa MoO 3 redukuje na nižšie oxidy molybdénu a tvorí molybdénovú modrú (zmes zmodrie).

Kvalitatívna funkčná analýza

Väčšina reakcií na detekciu funkčných skupín je založená na oxidácii, redukcii, komplexácii a kondenzácii. Napríklad nenasýtené skupiny sa detegujú bromačnou reakciou v mieste dvojitých väzieb. Roztok brómu sa zafarbí:

H2C = CH2 + Br2 → CH2Br – CH2Br

Fenoly sa detegujú komplexáciou so soľami železa (III). V závislosti od typu fenolu sa vytvárajú komplexy rôznych farieb (od modrej po červenú).

Kvalitatívna molekulárna analýza

Pri vykonávaní kvalitatívnej analýzy organických zlúčenín sa zvyčajne riešia dva typy problémov:

1. Detekcia známej organickej zlúčeniny.

2. Štúdium neznámej organickej zlúčeniny.

V prvom prípade, pri znalosti štruktúrneho vzorca organickej zlúčeniny, sa na jej detekciu vyberú kvalitatívne reakcie na funkčné skupiny obsiahnuté v molekule zlúčeniny. Napríklad fenylsalicylát je fenylester kyseliny salicylovej:

možno detegovať funkčnými skupinami: fenolovou hydroxylovou skupinou, fenylovou skupinou, esterovou skupinou a azokondenzáciou s akoukoľvek diazo zlúčeninou. Konečný záver o identite analyzovanej zlúčeniny so známou látkou sa robí na základe kvalitatívnych reakcií, ktoré nevyhnutne zahŕňajú údaje o množstve fyzikálno-chemických konštánt - teploty topenia, teploty varu, absorpčné spektrá atď. Potreba použiť tieto údaje sa vysvetľuje skutočnosťou, že rovnaké funkčné skupiny môžu mať rôzne organické zlúčeniny.

Pri štúdiu neznámej organickej zlúčeniny sa uskutočňujú kvalitatívne reakcie na jednotlivých prvkoch a prítomnosti rôznych funkčných skupín v nich. Po získaní predstavy o súbore prvkov a funkčných skupín sa otázka štruktúry zlúčeniny rozhodne na základe kvantitatívne stanovenie elementárneho zloženia a funkčných skupín, molekulová hmotnosť, UV, IR, NMR hmotnostné spektrá.

Príslušnosť organických látok k určitým triedam je stanovená funkčnou analýzou, ich čistotou chromatografiou, ich štruktúrou všetkými existujúcimi fyzikálnymi a chemickými výskumnými metódami, berúc do úvahy spôsob prípravy, a ak je to potrebné, výsledky protisyntézy.

Kvalitatívna elementárna analýza umožňuje určiť, z ktorých atómov prvkov sú postavené molekuly organickej hmoty; Kvantitatívna elementárna analýza stanovuje zloženie zlúčeniny a jej najjednoduchší vzorec.

Pri vykonávaní elementárnej analýzy sa organická hmota „mineralizuje“, t.j. sa rozkladajú tak, že uhlík sa mení na CO 2, vodík na H 2 O, dusík na N 2, NH 3 alebo kyanidové - CN - ióny atď. Ďalšie stanovenie sa uskutočňuje pomocou konvenčných metód analytickej chémie.

Vo funkčnej analýze sa používajú chemické, fyzikálne a fyzikálno-chemické metódy.

Pre kvalitatívne vzorky funkčných skupín sa vyberajú reakcie, pri ktorých dochádza k zmene farby alebo k separácii fáz (zrážanie, vývoj plynu). Je známych málo reakcií, ktoré sú charakteristické len pre jednu funkčnú skupinu, a aby sa zistilo, do ktorej triedy zlúčenín daná látka patrí, je potrebné vykonať niekoľko kvalitatívnych reakcií.

Laboratórna práca č. 3 „Kvalitatívna elementárna analýza“

Praktická časť

Skúsenosť č.1. Objav uhlíka a vodíka spaľovaním látky s oxidom medi (P).

Činidlá: práškový oxid meďnatý (P), sacharóza, bezvodý síran meďnatý, vápenná voda.

Vybavenie: skúmavky, zátka s hadičkou na výstup plynu, vata, suché palivo.

V deň experimentu sa čierny prášok oxidu medi (P) nasype do skúmavky „a“ ​​(obr. 31) do výšky asi 10 mm. Pridajte jednu odmerku sacharózy, dôkladne premiešajte a dôkladne pretrepte skúmavku.

Malá hrudka vaty sa vloží do hornej časti skúmavky „a“ ​​vo forme zátky (obr. 3.23.). Na vatu nasypte tenkú vrstvu bieleho prášku – bezvodého síranu meďnatého. Skúmavku „a“ uzavrite zátkou s hadičkou na výstup plynu. V tomto prípade by mal koniec trubice takmer dosadať na vatu s CuSO 4. Spodný koniec skúmavky sa umiestni do skúmavky „b“, najskôr sa do nej naleje asi 1-2 ml vápennej vody. Koniec výstupnej trubice plynu by mal byť ponorený do vápennej vody.

Obr.3.23. Objav uhlíka a vodíka

Zahrejte skúmavku „a“ na plameni horáka. Ak zátka tesne uzavrie skúmavku, po niekoľkých sekundách začnú z výstupnej trubice plynu vystupovať plynové bubliny. Hneď ako sa vápenná voda zakalí v dôsledku uvoľnenia bielej zrazeniny CaCO3, skúmavka „b“ sa vyberie. Skúmavka „a“ sa pokračuje v zahrievaní po celej svojej dĺžke až k vate, kým vodná para nedosiahne biely prášok - dehydrovaný síran meďnatý, ktorý sa nachádza na vatovom tampóne a spôsobí jeho zmodranie v dôsledku tvorby kryštalického hydrátu CuSO. 4 5H 2 O. Ak je kúsok vaty príliš veľký, potom absorbuje uvoľnené výpary a nemusí dôjsť k zamodraniu.

Skúsenosť č.2. Objav dusíka fúziou látky s kovovým sodíkom.

Činidlá: močovina, kovový sodík, etylalkohol, alkoholový roztok fenolftaleínu, roztok síranu železnatého FeS0 4, 2 N roztok HCl.

Vybavenie: suché palivo, skúmavky.

Na otvorenie dusíka sa do suchej skúmavky vloží 5 až 10 mg testovanej látky, napríklad niekoľko kryštálov močoviny. Pridajte malý kúsok kovového sodíka do močoviny.

Zmes opatrne zahrievajte v plameni horáka, skúmavku privádzajte do plameňa a von z plameňa, bez neustáleho zahrievania! Keď sa močovina roztopí, uistite sa, že sa zmieša so sodíkom (pre úspech experimentu je potrebné, aby sa sodík roztopil s látkou, a nie oddelene od nej - nie na stene skúmavky!). V tomto prípade sa niekedy pozoruje malý záblesk. Zahrievajte, kým sa nedosiahne homogénna zliatina.

Keď sa skúmavka ochladí, pridajte 5 kvapiek etylalkoholu, aby ste odstránili zvyškový kovový sodík, ktorý reaguje s alkoholom menej prudko ako s vodou. V tomto prípade vzniká alkoxid sodný s uvoľňovaním vodíka:

2C2H5OH + 2Na → 2C2H50Na + H2

Po uistení sa, že zvyšný sodík zreagoval s alkoholom (syčanie z uvoľňovania plynových bublín prestane), pridajte do skúmavky 5 kvapiek vody a zahrievajte nad plameňom horáka, kým sa všetko nerozpustí. V tomto prípade kyanid sodný prechádza do roztoku a alkoholát sodný s vodou tvorí žieravinu:

C2H5OH + NOH -> C2H5OH + NaOH

Do skúmavky pridajte 1 kvapku roztoku fenolftaleínalkoholu. Vzhľad karmínovo-červenej farby naznačuje, že sa v roztoku vytvorila zásada. Potom pridajte do skúmavky 1 kvapku roztoku síranu železnatého FeS0 4, zvyčajne obsahujúceho prímes soli oxidu železitého Fe 2 (S0 4) 3. V prítomnosti alkálie sa okamžite vytvorí špinavá zelená zrazenina hydroxidu železitého zmiešaná so žltou zrazeninou hydroxidu železitého.

Ak je v roztoku nadbytok kyanidu sodného, ​​hydroxid železitý tvorí komplexnú žltú krvavú soľ:

Fe(OH)2 + 2NaCN -> Fe(CN)2 + 2 NaOH

Fe(CN)2 + 4NaCN -> Na4

Pomocou pipety umiestnite kvapku tekutiny zo skúmavky do stredu filtračného papiera. Hneď ako sa kvapka vstrebe, aplikuje sa na ňu 1 kvapka 2N roztoku HCl. Po okyslení sa špinavá zelená alebo žltkastá zrazenina hydroxidu železitého (II) a (III) rozpustí a v prítomnosti dusíka sa ihneď objaví modrá škvrna vzniknutej pruskej modrej:

Fe(OH)3 + 3 HCl -> FeCl3 + 3 H20

3 Na 4 + 4FeСl 3 → Fe 4 3 + 12 NaCl

Skúsenosť č.3. Objav síry fúziou organickej hmoty s kovovým sodíkom.

Činidlá: tiomočovina alebo kyselina sulfanilová, kovový sodík, etylalkohol, roztok octanu olovnatého Pb(CH3COO) 2.

Vybavenie: suché palivo, skúmavky.

Na zistenie síry sa testovaná látka, ako je tiomočovina alebo kyselina sulfanilová, vloží do suchej skúmavky. Stačí užiť len niekoľko kryštálikov látky (5 – 10 mg).

K látke sa pridá kúsok kovového sodíka (stĺpec dlhý asi 1 mm). Skúmavka sa zahrieva, pričom sa dáva pozor, aby sa sodík neroztopil oddelene, ale spolu s látkou, inak pokus zlyhá. Pozorovaný malý sodíkový záblesk nie je nebezpečný (pozri predchádzajúce skúsenosti). V tomto prípade sa organická látka (tiomočovina) mení na anorganickú zlúčeninu - sulfid sodný.

Po vychladnutí skúmavky pridajte 5 kvapiek etylalkoholu na odstránenie zvyškov kovového sodíka, ktorý s alkoholom tvorí alkoxid sodný C 2 H 5 ONa. Po ukončení reakcie (uvoľňovanie bublín plynného vodíka sa zastaví) pridajte 5 kvapiek vody, aby sa zliatina rozpustila a varte, aby sa rozpustenie urýchlilo. Sulfid sodný prejde do roztoku spolu s hydroxidom sodným, ktorý však neinterferuje s ďalšou reakciou.

Na otvorenie síry pridajte niekoľko kvapiek roztoku octanu olovnatého Pb(CH3COO) 2. V tomto prípade sa vyzráža tmavohnedá zrazenina sulfidu olovnatého:

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

Ide o kvalitatívnu reakciu na dvojmocný ión síry S -2.

Skúsenosť č.4. Objav chlóru pôsobením vodíka na organické látky.

Činidlá: chloroform CHCl 3, etylalkohol, kovový sodík, koncentrovaná kyselina dusičná HNO 3.

Vybavenie: suché palivo, skúmavky.

Dajte kvapku chloroformu CHСl 3 do skúmavky I. Pridajte 5 kvapiek etylalkoholu a kúsok kovového sodíka (stĺpec dlhý 1 mm). Nastáva nasledujúca reakcia:

C2H5OH + Na → C2H5ONa + H2

Dávajte pozor na uvoľnený vodík. Môže sa zapáliť pri otvore skúmavky, ak tento otvor najskôr zatvoríte prstom, aby sa nahromadil vodík, a potom otvor privediete k plameňu horáka. Vodík v čase uvoľňovania oddeľuje chlór z chloroformu a vytvára chlorovodík, ktorý potom reaguje s výsledným alkoxidom sodným.

CHCI3 + 3H2 -> CH4 + 3HCl

C2H5ONa + HCl -> C2H5OH + NaCl

Keď sa zastaví vývoj vodíka, pridajú sa 2-3 kvapky vody, aby sa rozpustila výsledná biela zrazenina, nerozpustná v etylalkohole. V tomto prípade nadbytočný alkoholát sodný reaguje s vodou a vytvára zásadu:

C2H5OH + HOH -> C2H5OH + NaOH

V prítomnosti zásady sa chlórový ión nesmie odoberať, pretože pridanie roztoku dusičnanu strieborného okamžite vytvára hnedú zrazeninu oxidu strieborného, ​​ktorá maskuje zrazeninu chloridu strieborného:

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

Preto pridajte do roztoku najprv 2 - 3 kvapky koncentrovanej kyseliny dusičnej HNO 3 (v digestore) na neutralizáciu alkálie a potom 2 kvapky 0,1 N roztoku AgN0 3. V prítomnosti chlóru sa okamžite vytvorí biela syrová zrazenina chloridu strieborného, ​​nerozpustná v HNO 3:

NaCl + AgNO 3 → AgCl ↓+ NaNO 3

V žiadnom prípade by ste na reakciu nemali brať viac ako 1 kvapku chloroformu, pretože to len poškodzuje citlivosť reakcie. Zvyšok nezreagovaného chloroformu ešte pred pridaním dusičnanu strieborného poskytuje silnú emulziu s vodou vo forme belavo zakalenej kvapaliny, ktorá maskuje vzhľad bieleho zákalu z chloridu strieborného.

Skúsenosť č.5. Objav chlóru zelenou farbou plameňa (Beilsteinov test).

Činidlá: chloroform CHCl 3.

Vybavenie: suché palivo, medený drôt.

Vezmite medený drôt asi 10 cm dlhý, na konci zahnutý do slučky a na druhom konci zastrčený do malej korkovej zátky. Držte zástrčku a zahrievajte slučku plameňa horáka, kým nezmizne vonkajšia farba plameňa (príznak kontaminácie medenej slučky).

2Cu + O2 → 2 CuO

Ochladená slučka pokrytá čiernym povlakom oxidu meďnatého sa spustí do skúmavky, na dno ktorej sa umiestni testovaná látka, napríklad chloroform. Slučka navlhčená látkou sa opäť privedie do plameňa horáka. Charakteristická jasne zelená farba plameňa sa okamžite objaví v dôsledku tvorby prchavej zlúčeniny medi s chlórom. Okrem chloridov dávajú plameňu podobnú farbu aj iné organické zlúčeniny obsahujúce halogén.

2CHCl3 + 5CuO → CuCl2 +4 CuCl + 2CO2 + H20

Na čistenie je možné drôt navlhčiť kyselinou chlorovodíkovou a kalcinovať.

V správe sú napísané rovnice zodpovedajúcich reakcií a vyvodený záver o prítomnosti analyzovaných prvkov v látkach.

Otázky na kolokvium:

1. Na aké anorganické zlúčeniny sa premieňajú organické zlúčeniny obsahujúce uhlík, vodík, dusík, síru a chlór na kvalitatívne stanovenie príslušných prvkov? Prečo práve tieto anorganické zlúčeniny?

2. Prečo sa pri objavovaní prvkov ako dusík, síra, chlór pridáva etylalkohol a voda?

3. Čo znamená Beilsteinov test?

Laboratórna práca č. 4 „Funkčná analýza“

Na rozlíšenie aromatických uhľovodíkov od alifatických možno použiť niektoré farebné reakcie, napríklad reakciu aromatických uhľovodíkov s chloroformom v prítomnosti chloridu hlinitého. Táto reakcia je sprevádzaná tvorbou farebných produktov. Keď teda benzén reaguje s chloroformom v prítomnosti AlCl 3, okrem hlavného reakčného produktu - bezfarebného trifenylmetánu, vzniká aj farebná trifenylkarbéniová soľ:

Maľované

Táto reakcia sa môže použiť aj na detekciu aromatických halogénových derivátov.

Skúsenosti. Pridajte 2-3 kvapky benzénu do 1-2 ml chloroformu, dôkladne premiešajte a skúmavku mierne nakloňte, aby ste namočili steny. Pridajte 0,5-0,6 g bezvodého chloridu hlinitého tak, aby časť prášku padala na steny skúmavky. Venujte pozornosť farbe prášku na stene a farbe roztoku. Pri reakcii s benzénom sa objaví červeno-oranžová farba, s bifenylom - fialová, s naftalénom - modrá, s antracénom - zelená.

Na rozlíšenie medzi primárnymi, sekundárnymi a terciárnymi alkoholmi sa pri reakcii alkoholov s roztokom chloridu zinočnatého v koncentrovanej kyseline chlorovodíkovej využíva rozdielna pohyblivosť oxoskupiny:

Terciárne alkoholy reagujú s týmto činidlom vyššou rýchlosťou za vzniku nerozpustného halogénalkylu; Primárne alkoholy reagujú iba pri dlhšom zahrievaní alebo státí, sekundárne alkoholy zaujímajú medzipolohu.

Skúsenosti. Čerstvo pripravený roztok chloridu zinočnatého v kyseline chlorovodíkovej sa naleje do troch skúmaviek a ochladí. Do každej skúmavky pridajte 3-4 kvapky primárneho, sekundárneho alebo terciárneho alkoholu, dôkladne pretrepte a nechajte v pohári vody pri teplote 25-30 °C. Nástup reakcie sa posudzuje podľa zákalu roztoku. k tvorbe nerozpustného halogénalkylu. Zaznamená sa čas zákalu roztoku v každej skúmavke.

Kvalitatívne reakcie karbonylových zlúčenín sú početné a rôznorodé, čo sa vysvetľuje tendenciou karbonylových zlúčenín vstupovať do rôznych substitučných a adičných reakcií.

Mastné aldehydy redukujú dvojmocnú meď na jednomocnú meď. Fehlingovo činidlo sa používa ako činidlo obsahujúce ióny Cu 2+. Fehlingovo činidlo sa pred použitím pripraví zmiešaním čerstvo pripraveného hydroxidu meďnatého, ktorý vzniká reakciou hydroxidu sodného so síranom meďnatým, a roztoku Rochellovej soli. Keď sa roztoky vypustia, vytvorí sa hydroxid meďnatý, ktorý s Rochellovou soľou vytvára komplexnú zlúčeninu, ako je glykolát meďnatý:

Aromatické aldehydy túto reakciu nedávajú.

Skúsenosti. Fehlingovo činidlo sa pripraví v skúmavke odliatím 1 ml pôvodných roztokov a pridaním 2 ml karbonylovej zlúčeniny. Horná časť obsahu skúmavky sa zahreje a pozoruje sa objavenie sa žltej alebo červenej zrazeniny oxidu meďného (I).

Praktická časť

Študenti dostanú sadu pozostávajúcu zo 6 bezfarebných a priehľadných kvapalín, medzi ktorými je po jednom zástupcovi alkánov, aromatických uhľovodíkov, alkoholov (primárnych, sekundárnych a terciárnych) a aldehydov. Mená zástupcov uvádza učiteľ.

Úlohou študenta, ktorý sa predtým oboznámil so základmi funkčnej analýzy uvedenými v úvode, je zostaviť plán analýzy tak, aby po dokončení bolo možné dospieť k záveru o umiestnení konkrétnej zlúčeniny v očíslovanej skúmavke.

Správa popisuje pozorované javy, prebiehajúce reakcie a priebeh myslenia. Vyvodzujú záver o príslušnosti kvapalín do jednej alebo druhej triedy a odôvodňujú to.

Laboratórna práca č. 5 „Chromatografia na tenkej vrstve“

Chromatografia. Jednou z najjednoduchších a najefektívnejších metód na štúdium zloženia zmesi organických zlúčenín, ako aj na stanovenie stupňa čistoty, je chromatografia na tenkej vrstve (TLC). Najpoužívanejšia je adsorpčná verzia TLC.

Proces chromatografickej separácie v tomto uskutočnení je založený na rozdiele relatívnej afinity zložiek analyzovanej zmesi k stacionárnej fáze (sorbentu) a uskutočňuje sa v dôsledku pohybu mobilnej fázy (eluentu) pod pôsobenie kapilárnych síl pozdĺž vrstvy sorbentu nanesenej na sklenenej alebo hliníkovej platni.

Chromatografia sa uskutočňuje nasledovne. Štart a cieľ sú vyznačené na tanieri (1-1,5 cm od okraja taniera). Roztok analyzovanej zmesi sa aplikuje na štartovaciu čiaru vo forme malých škvŕn pomocou kapiláry (s priemerom nie väčším ako 2-3 mm). Doštička sa potom umiestni do uzavretej komory obsahujúcej eluent. Eluentom je rozpúšťadlo alebo zmes rozpúšťadiel v rôznych pomeroch. Ako chromatografické komory sa používajú špeciálne komory a rôzne chemické nádoby: exsikátory, kadičky, Petriho misky (obr. 3.24.).

a) b)

Ryža. 3.24. a) Exsikátor vybavený na tenkovrstvovú chromatografiu; b) použitie skla a Petriho misky na tenkovrstvovú chromatografiu.

Pri ponorení spodnej časti platne do eluentu by štartovacia čiara mala byť nad úrovňou rozpúšťadla. Rozpúšťadlo stúpa pozdĺž platne zdola nahor a oddeľuje nanesené testované látky a pohybuje ich vo vrstve sorbentu rôznymi rýchlosťami v závislosti od povahy a vlastností látky. Výsledkom je, že zložky zmesi zostávajú v rôznych vzdialenostiach od štartovacej čiary. Chromatografia je dokončená, keď hranica pohybujúceho sa eluentu dosiahne cieľovú čiaru.

Platňa sa potom vyberie z chromatografickej komory a suší sa na vzduchu. Bezfarebné zlúčeniny sa zisťujú optickými (ultrafialovými) alebo chemickými metódami. Posledná metóda zahŕňa ošetrenie chromatogramu činidlami, ktoré reagujú s analytmi za vzniku farebných škvŕn. Najdostupnejšou a univerzálnou metódou detekcie je liečba jódovými parami. Na tento účel sa chromatogram umiestni na niekoľko minút do exsikátora nasýteného parami jódu.

Po vyvinutí škvŕn sa vypočíta koeficient mobility R f, čo je pomer vzdialeností od štartovacej čiary k stredu miesta ku vzdialenosti od štartovacej k cieľovej čiare (obr. 3.25):

R f=L i/L

L i je vzdialenosť od štartovej čiary po stred bodu látky i (cm), L je vzdialenosť od štartovej čiary po cieľovú čiaru (cm).

Obr.3.25. Chromatogram získaný oddelením zmesi troch zložiek pomocou chromatografie na tenkej vrstve.

Na identifikáciu látok obsiahnutých v analyzovanej zmesi sa na štartovaciu čiaru dodatočne aplikujú roztoky známych látok – „svedkov“. Po rozvinutí škvŕn a výpočte R f porovnať charakteristiky „svedka“ a analyzovanej látky.

Praktická časť

Skúsenosť č.1. Detekcia kyseliny askorbovej (vitamín C) v ovocných šťavách.

Činidlá: pomarančová šťava (citrón, mandarínka, jarabina, granátové jablko atď.), eluent (etanol - hexán 3:1), 1% roztok kyseliny askorbovej.

Vybavenie

Vzorky filtrovanej pomarančovej šťavy (citrón, mandarínka, jarabina, granátové jablko atď.) a 1% roztok kyseliny askorbovej sa nanášajú na štartovaciu čiaru taniera tak, aby vzdialenosť škvŕn od bočných okrajov a medzi sebou bola min. Aby sa eluent neodparil z povrchu platne, prikryte sklo Petriho miskou. Keď eluent dosiahne cieľovú čiaru, vyberte platňu a vysušte ju na vzduchu. Na detekciu zlúčenín umiestnite platňu do exsikátora s jódovými parami. Označte miesta, ktoré sa objavia, a určte hodnotu R f kyselina askorbová.

Skúsenosť č.2. Detekcia kyseliny citrónovej v citróne.

Činidlá: citrónová šťava, roztok kyseliny citrónovej, eluent (etanol - hexán 3:1).

Vybavenie: Petriho misky, kadičky, adsorbent Sorbfil, kapiláry.

Podobne ako v predchádzajúcom experimente sa na tanier nanesú vzorky citrónovej šťavy a roztoku kyseliny citrónovej („svedok“). Chromatografia a detekcia prebieha podobne ako v experimente č.1. Určte hodnotu R f kyselina citrónová.

Skúsenosť č.3. Detekcia kofeínu v čaji a káve.

Činidlá: roztoky čaju, kávy a kofeínu, eluent etanol.

Vybavenie: Petriho misky, kadičky, adsorbent Sorbfil, kapiláry.

Na štartovaciu čiaru taniera sa nanesú kvapky vodného roztoku čaju, kávy a kofeínu („svedok“). Platňa sa umiestni do chromatografického systému s etanolom ako eluentom. Kofeín sa zisťuje pomocou výparov jódu. Určte hodnotu R f kofeín

Skúsenosť č.4. Uvoľňovanie kofeínu a kvalitatívna reakcia naň.

Činidlá: suchý čaj, 30% vodný roztok peroxidu vodíka, koncentrovaný roztok amoniaku, 10% roztok kyseliny chlorovodíkovej.

Vybavenie: porcelánový pohár, lievik, vata, azbestová sieťka, suché palivo, sklíčko.

Kofeín možno získať z čajových lístkov. Za týmto účelom nasypte do porcelánovej šálky asi 0,5 - 1 g suchého čaju, prikryte lievikom s vatovou tyčinkou zasunutou do otvoru a na azbestovej sieťke asi 10 minút zahrievajte. Najprv na vnútornej strane lievika kondenzujú kvapôčky vody a potom začne sublimovať kofeín, ktorého biele tenké kryštály sa usadzujú na studených stenách lievika. Ohrev sa zastaví a po úplnom vychladnutí porcelánovej šálky sa kryštály kofeínu očistia od stien lievika a rozpustia sa v 1 ml vody.

Na kontrolu prítomnosti kofeínu sa na podložné sklíčko nanesie 1 kvapka výsledného roztoku, pridá sa 1 kvapka 30 % vodného roztoku peroxidu vodíka a 1 kvapka 10 % kyseliny chlorovodíkovej. Zmes sa opatrne odparí do sucha nad plameňom suchého paliva. Sklo sa ochladí a pridá sa 1 kvapka koncentrovaného roztoku amoniaku a potom sa sklo opäť zahrieva, kým sa voda úplne neodparí. Fialovo-červená farba škvrny naznačuje prítomnosť kofeínu.

Správa konštatuje, že deklarované zložky boli nájdené v šťavách, ovocí a čaji (káva).

Otázky na kolokvium:

1. Na čom je založená metóda TLC?

2. Čo je koeficient mobility?

3. Čo je mobilná a stacionárna fáza?

4. Vymenujte metódy vyvolávania bezfarebných škvŕn.

„Štúdium zloženia organických zlúčenín, ich čistenie a stanovenie fyzikálnych konštánt“

1. Ivanov V.G., Geva O.N., Gaverova Yu.G. Workshop z organickej chémie. - M.: Akadémia, 2000.

2. Artemenko A.I. Workshop z organickej chémie. - M.: Vyššia škola, 2001.

3. Ginzburg O.F. Workshop z organickej chémie. Syntéza a identifikácia organických zlúčenín. - M.: Vyššia škola, 1989.

3.2. Úvodný (malý) workshop.

Laboratórna práca č. 6 „Alifatické uhľovodíky“

Uhľovodíky sú najjednoduchšie organické zlúčeniny, ktorých molekuly pozostávajú iba z atómov uhlíka a vodíka. Sacharidy, v ktorých molekulách sú atómy uhlíka navzájom spojené do otvorených reťazcov (priamych alebo rozvetvených), sa nazývajú acyklický (alifatický). Z lat. Alifatické– tuk. Prvými skúmanými zlúčeninami tejto triedy boli tuky.

Alicyklické uhľovodíky– cyklické zlúčeniny, ktorých molekuly sú zostavené z atómov uhlíka spojených navzájom σ väzbou. Hlavnými predstaviteľmi alicyklických uhľovodíkov sú cykloalkány (cykloparafíny) A cykloalkény (cykloolefíny).

Na základe povahy väzby medzi atómami uhlíka môžu byť uhľovodíky nasýtené (nasýtené) a nenasýtené (nenasýtené). Nasýtené uhľovodíky zahŕňajú alkány (parafíny) a nenasýtené uhľovodíky zahŕňajú alkény (olefíny), alkadiény a alkíny.

V alkánoch sú atómy uhlíka navzájom spojené jednoduchou (jednoduchou) väzbou, v alkénoch - dvojitou väzbou a v alkínoch - trojitou väzbou. Alkadiény sú nenasýtené zlúčeniny, ktorých molekuly obsahujú dve dvojité väzby.

Nasýtené uhľovodíky sú za normálnych podmienok vysoko chemicky inertné. Vysvetľuje sa to tým, že všetky σ-väzby C-C a C-H sú veľmi silné (energie týchto väzieb sú asi 380 kJ/mol). Vo všeobecnosti nie sú schopné adičných reakcií kvôli nenasýtenosti všetkých väzieb atómov uhlíka. Alkány buď nereagujú vôbec alebo reagujú extrémne pomaly s väčšinou chemických činidiel. Silné oxidačné činidlá (napríklad manganistan draselný) tiež nemajú žiadny vplyv na alkány pri izbovej teplote.

Pri relatívne nízkych teplotách dochádza len k malému počtu reakcií, pri ktorých sú atómy vodíka nahradené rôznymi atómami alebo skupinami – substitučné reakcie.

Alkény a alkíny sú reaktívnejšie v dôsledku prítomnosti dvojitej a trojitej väzby, ktoré možno považovať za funkčné skupiny. Je prirodzené očakávať, že reakcie alkénov a alkínov budú prebiehať prostredníctvom nenasýtenej väzby - adičnej reakcie.

Významnými predstaviteľmi alkánov sú metán CH 4 - hlavná časť prírodných (až 95-98%) a pridružených plynov. Je prítomný vo významných množstvách v procesných plynoch. Metán sa používa hlavne ako lacné palivo (v každodennom živote a priemysle). Je bezfarebný a bez zápachu. Na zistenie jeho úniku v plynovodoch sa pridáva malé množstvo silne zapáchajúcej látky (odorantu).

Metán je cenná surovina pre chemický priemysel. Získava sa z nej acetylén, halogénderiváty, metanol, formaldehyd a ďalšie látky. Na výrobu sa používa metán syntézny plyn(vodný plyn).

Izooktán (2,2,4-trimetylpentán) C 8 H 18 je hlavnou zložkou kvalitného paliva (benzínu) pre karburátorové spaľovacie motory.

Stredné členy homologického radu metánu C 7 - C 17 sa používajú ako palivo do motorov (benzín, petrolej) a tiež ako rozpúšťadlá. Vyššie alkány C 18 – C 44 sú suroviny na výrobu detergentov, mazacích olejov a zmäkčovadiel. Vyššie alkány zahŕňajú ozokerit(horský vosk), pozostávajúci najmä z pevných alkánov s rozvetveným reťazcom atómov uhlíka, ktorých počet presahuje 25-30.

Mnohé alkény sa široko používajú ako monoméry (východiskové produkty) na získanie zlúčenín s vysokou molekulovou hmotnosťou (polymérov).

Acetylén sa používa na zváranie a rezanie kovov, pretože... Pri horení v kyslíku acetylén vytvára vysokoteplotný plameň (3150 0 C). Acetylén je tiež cenným produktom pre chemický priemysel. Získava sa z nej syntetický kaučuk, acetaldehyd a kyselina octová, etylalkohol a mnohé ďalšie látky.

Praktická časť

Skúsenosť č.1. Výroba metánu a jeho vlastnosti.

Činidlá: octan sodný, sodné vápno, brómová voda, roztok manganistanu draselného.

Vybavenie: skúmavka s trubicou na výstup plynu, stojan, noha stojana, horák.

Zmes pozostávajúca z jedného dielu dehydrovaného jemne mletého octanu sodného a dvoch dielov sodnej soli vápna (NaOH a CaO) sa umiestni do skúmavky s trubicou na výstup plynu. Celkový objem zmesi je 1-2 cm (asi 1/3 výšky skúmavky). Skúmavku upevnite na stojan vo vodorovnej polohe a zohrejte ju v plameni horáka.

Metán sa zapáli na výstupe z výstupnej trubice plynu 2 minúty po vývoji plynu, t.j. po odparení výbušnej zmesi (zmes je výbušná!). Upozorňujeme, že metán horí žiarivým plameňom.

Uvoľnený metán prechádza cez roztoky brómovej vody a KMn04.

Mení sa farba roztokov? prečo?

Skúsenosť č.2. Bromácia hexánu.

Činidlá: hexán, brómová voda.

Vybavenie: skúmavka, pohár s ľadom, horák, pipeta.

A) Demonštračná skúsenosť. Vložte 3 ml hexánu do dvoch kyviet a pridajte 4-5 kvapiek roztoku brómu v tetrachlórmetáne a premiešajte. Jedna kyveta sa umiestni pod zdroj UV svetla a druhá sa prikryje papierom a nechá sa ťahať. Po 3-4 minútach sa kyvety porovnajú.

B) Vložte 1 ml hexánu a niekoľko kvapiek brómovej vody do suchej skúmavky. Obsah skúmavky sa za studena premieša. . Obsah skúmavky zahrievajte vo vodnom kúpeli, kým farba nezmizne. Reakcia je sprevádzaná uvoľňovaním HBr.

Ako možno zistiť uvoľňovanie HBr?

Skúsenosť č.3. Získavanie etylénu a štúdium jeho vlastností.

Činidlá: etylalkohol, kyselina sírová, piesok, brómová voda, roztok manganistanu draselného.

Vybavenie: 50 ml kužeľová banka s hadičkou na výstup plynu, skúmavky, horák.

Vložte 4-5 ml zmesi etylalkoholu a kyseliny sírovej (1:5) do kužeľovej banky s trubicou na výstup plynu a pridajte trochu „varu“, aby sa dosiahol rovnomerný var. Banku so zmesou zahrejte v plameni horáka. Uvoľnený plyn prechádza cez roztok brómovej vody bez zastavenia ohrevu. Všimnite si, či farba brómu zmizne.

Po prechode etylénu cez brómovú vodu a roztok manganistanu draselného je možné etylén zapáliť na konci výstupnej trubice plynu. Horí nesvietivým plameňom.

Skúsenosť č.4. Príprava acetylénu a štúdium jeho vlastností.

Činidlá: karbid vápnika, brómová voda, roztok manganistanu draselného.

Vybavenie: skúmavka s rúrkou na výstup plynu, skúmavky.

Do suchej skúmavky sa vloží kúsok karbidu vápnika a pridá sa voda, skúmavka sa rýchlo uzavrie zátkou s hadičkou na výstup plynu a uvoľnený plyn sa postupne vedie do skúmaviek s brómovou vodou a roztokom KMnO 4 . Ako sa mení farba roztokov?

Zapáľte plyn na konci výstupnej trubice. Acetylén horí dymovým plameňom.

Správa obsahuje pozorovania, rovnice všetkých uskutočnených reakcií a názvy výsledných látok. Vyvodzujú záver o podobnostiach a rozdieloch vo vlastnostiach alifatických uhľovodíkov.

Otázky na kolokvium:

1. Navrhnite mechanizmus radikálového reťazca na bromáciu hexánu a iónový mechanizmus na bromáciu etylénu.

2. Napíšte reakčné rovnice pre výrobu acetylénu a reakčnú rovnicu pre acetylén s amoniakovým roztokom oxidu strieborného.

3. Uveďte príklady uhľovodíkov s primárnym, sekundárnym a terciárnym atómom uhlíka. Daj im meno.

4. Definujte izomériu. Nakreslite možné izoméry pentánu a pomenujte ich.

5. Hľadanie najdôležitejších uhľovodíkov v prírode a ich využitie.

Laboratórna práca č. 7 „Haloalkány“

Halogénderiváty uhľovodíkov sú organické zlúčeniny vznikajúce nahradením atómov vodíka v uhľovodíkoch atómami halogénu. V súlade s tým sú halogénalkány deriváty alkánov, v ktorých molekulách je jeden alebo viac atómov vodíka nahradených atómami halogénu.

V závislosti od počtu atómov vodíka nahradených halogénom sa rozlišujú mono-, di-, trihalogénderiváty atď.

Napríklad: CH3CI (chlórometán, metylchlorid), CH2CI2 (dichlórmetán, metylénchlorid), CHCI3 (trichlórmetán, chloroform), CCI4 (tetrachlórmetán, tetrachlórmetán).

Na základe typu atómu uhlíka viazaného na halogén sa halogénalkány klasifikujú ako primárne, sekundárne alebo terciárne.

Rovnako ako medzi uhľovodíkmi sa rozlišujú nasýtené, nenasýtené, cyklické a aromatické halogénderiváty uhľovodíkov.

brómetán 2-brómpropán 2-bróm-2-metylpropán

(etylbromid) (izopropylbromid) ( drhne-butylbromid)

primárne sekundárne terciárne

halogénalkán halogénalkán halogénalkán

chlórcyklobután brómcyklohexán brómbenzén

Nižšie alkylhalogenidy sú plynné látky, stredné alkylhalogenidy sú kvapaliny a vyššie alkylhalogenidy sú pevné látky. Halogénalkyly sú takmer nerozpustné vo vode. Spodné členy série majú charakteristický zápach.

Chemické vlastnosti halogénových derivátov sú určené hlavne atómom halogénu naviazaným na radikál. Halogénderiváty podliehajú substitučným a eliminačným reakciám. Prítomnosť násobnej väzby vedie k zvýšeniu reaktivity.

Reakcie s nukleofilmi sú najbežnejšie premeny halogénalkánov.

Praktická časť

Skúsenosť č.1. Príprava 2-brómpropánu (izopropylbromid).

Činidlá: izopropylalkohol, koncentrovaná kyselina sírová, bromid draselný.

Vybavenie: skúmavky s hadičkou na výstup plynu, ľad, stojany, poháre, kachličky.

1,5-2 ml izopropylalkoholu a 2 ml koncentrovanej kyseliny sírovej sa naleje do skúmavky s hadičkou na výstup plynu. Zmes sa ochladí a pridajú sa 1 až 2 ml vody. Za stáleho chladenia sa do skúmavky naleje 1,5 g bromidu draselného. Po pripojení výstupnej trubice plynu zosilnite skúmavku šikmo v nohe statívu. Koniec výstupnej trubice sa ponorí do ďalšej skúmavky obsahujúcej 1 ml vody a umiestni sa do pohára s vodou a ľadom. Reakčná zmes sa opatrne zahrieva do varu, kým do zbernej nádoby nesteknú žiadne olejové kvapky a neklesnú na dno. V prípade silného spenenia reakčnej hmoty sa ohrev na krátky čas preruší. Na konci reakcie sa 2-brómpropán oddelí od vody pomocou oddeľovacieho lievika a zachytí sa v suchej skúmavke alebo banke s plochým dnom. Na vysušenie 2-brómpropánu pridajte niekoľko kúskov chloridu vápenatého. Výsledný produkt sa použije na ďalší experiment.

Skúsenosť č.2. Eliminácia halogénu z alkylhalogenidov pôsobením alkálií.

Činidlá: 2-brómpropán (pokus č. 1), roztok hydroxidu sodného, ​​kyselina dusičná, 1 % roztok dusičnanu strieborného.

Vybavenie: Oddeľovací lievik, skúmavky, ľad.

2-Brómpropán získaný v experimente č. 1 sa premyje v deliacom lieviku destilovanou vodou. Voda sa scedí a 2-brómpropán sa naleje do skúmavky, do ktorej sa potom pridá 1-2 ml roztoku hydroxidu sodného. Zmes sa zahrieva, kým nezačne vrieť, ochladí sa v ľadovom kúpeli. Za týchto podmienok dochádza k alkalickej hydrolýze alkylhalogenidov za vzniku halogenidu sodného. Potom sa na detekciu halogénového iónu malá časť zmesi okyslí kyselinou dusičnou a pridá sa niekoľko kvapiek 1 % roztoku dusičnanu strieborného. Čo sa deje?

Skúsenosť č.3. Vlastnosti chloroformu (trichlórmetánu).

Činidlá: chloroform, 10% roztok hydroxidu sodného, ​​roztok jódu v jodide draselnom, 1% roztok dusičnanu strieborného, ​​10% roztok amoniaku, 20% roztok kyseliny dusičnej;

Vybavenie: skúmavky, spätné chladiče, 100 ml poháre, ľad.

3.1. Do skúmavky sa naleje 1 ml chloroformu a 1 ml vody. Skúmavku uzavrite zátkou a dôkladne pretrepte. Po určitom čase sa vytvoria dve vrstvy, pretože chloroform je prakticky nerozpustný vo vode. Vysvetlite, kde sa nachádza vrstva organického rozpúšťadla, kde je voda a prečo? A prečo sa chloroform nerozpúšťa vo vode?

3.2. Do skúmavky sa naleje 1 ml chloroformu a pridá sa niekoľko kvapiek roztoku jódu v jodide draselnom. Zmes sa dôkladne pretrepe. Po určitom čase sa spodná vrstva stáva ružovou. Chloroform dobre rozpúšťa jód, pri pretrepaní jód prechádza z vodnej vrstvy do chloroformu, čím sa stáva ružovým.

3.3. Alkalická hydrolýza chloroformu. Do skúmavky sa naleje 1 ml chloroformu a 3 ml 10 % roztoku hydroxidu sodného. Skúmavka sa uzavrie spätnou zátkou. Zmes sa opatrne zahrieva, kým nezačne vrieť, potom sa ochladí v ľadovom kúpeli. Za týchto podmienok dochádza k alkalickej hydrolýze chloroformu s tvorbou chloridu sodného a sodnej soli kyseliny mravčej:

Metódy analýzy organických liečivých látok sa líšia od metód analýzy anorganických liečivých látok a majú svoje vlastné charakteristiky. Na rozdiel od anorganických zlúčenín väčšina organických zlúčenín nie sú elektrolyty, takže iónové reakcie sa na ne nedajú použiť. Výnimkou sú: organické kyseliny a ich soli (a):

a minerálne kyseliny, ktoré sa disociujú na ióny (b):

Zatiaľ čo reakcie medzi anorganickými zlúčeninami väčšinou prebiehajú okamžite vďaka výmene medzi iónmi, reakcie organických látok spravidla prebiehajú pomaly a často sa môžu zastaviť pri tvorbe medziproduktov, t. j. celého radu premien. medzi počiatočnými produktmi a konečným výsledkom. Všetky organické zlúčeniny sú zároveň pri vysokých teplotách viac-menej nestabilné, pri silnom zahriatí úplne zhoria.

Aby sa zistilo, či daná látka patrí k organickým zlúčeninám. V prvom rade je potrebné zistiť v ňom prítomnosť uhlíka. Niekedy to nepredstavuje žiadne ťažkosti, pretože mnohé organické látky pri kalcinácii karbonizujú, to znamená, že sa menia na uhlie, a tým potvrdzujú prítomnosť uhlíka. V mnohých prípadoch však organické látky pri zapálení nekarbonizujú. Napríklad, ak zahrejete alkohol, môže sa odpariť a ak sa vznieti, horí bez stopy. Preto najspoľahlivejším spôsobom, ako otvoriť uhlík v organickej zlúčenine, je spáliť túto zlúčeninu nejakým druhom oxidačného činidla.

Zloženie molekuly organickej látky môže obsahovať okrem uhlíka a vodíka aj ďalšie anorganické prvky, často halogény - Cl. Vg, F, I

Ako je možné vidieť z vyššie uvedených vzorcov, halogén v molekulách bromoisalu, dijódtyrozínu a fluórtánu je viazaný priamo na uhlík (kovalentná väzba). Takéto zlúčeniny nedisociujú na ióny, a preto nie je možné stanoviť halogén v molekule obvyklými analytickými reakciami (napríklad s roztokom dusičnanu strieborného).

V tomto prípade, aby sa potvrdila prítomnosť halogénu v molekule, musí sa previesť do ionogénneho stavu. Na tento účel je potrebné najskôr zničiť organickú hmotu. Tento proces sa nazýva mineralizácia, ktorý sa uskutočňuje rôznymi spôsobmi: spaľovaním, oxidáciou, zahrievaním hydroxidmi, fúziou s alkalickými kovmi a pod.V dôsledku mineralizácie vznikajú jednoduché anorganické látky vo forme halogénvodíkových kyselín alebo ich solí (halogenidov), ktoré disociujú a možno objaviť obvyklými analytickými reakciami iónového typu .

Medzi produkty mineralizácie organickej hmoty sú potrebné CO 2 a H 2 O, ktoré slúžia ako indikátor organickej povahy látky.

Pri analýze organických liečivých látok má veľký význam stanovenie relevantných fyzikálnych a chemických ukazovateľov, ktoré môžu slúžiť nielen na identifikáciu, ale aj na potvrdenie čistoty liečivých látok.

Napríklad pre tuhé látky je jedným z charakteristických ukazovateľov teplota topenia, pre kvapalné látky - bod varu, hustota a index lomu.

Tieto ukazovatele sú celkom jednoznačné len pre čisté látky. .

Ak liečivá látka obsahuje jednu alebo druhú nečistotu, teplota topenia pevných látok sa znižuje a teplota varu kvapalných látok sa počas destilácie zvyšuje.

Index lomu, ktorý je konštantnou hodnotou pre čistú látku, sa môže v prítomnosti nečistôt značne líšiť. Stanovenie týchto ukazovateľov pre organické liečivé látky však nestačí. Poskytujú len približnú predbežnú predstavu o čistote liečivej látky. Pre spoľahlivosť analýzy je potrebné vykonať chemickú analýzu spolu so stanovením fyzikálnych a chemických ukazovateľov.

Charakteristickým znakom organických liečivých látok je prítomnosť v ich molekulách tzv funkčné skupiny, t.j. reaktívne atómy alebo skupiny atómov určené chemickými reakciami.

Funkčné skupiny určujú prístup k analýze organických liečivých látok, keďže určujú vlastnosti látok, určujú charakter identifikačných reakcií a metódy na kvantitatívne stanovenie konkrétnej liečivej látky. Keď poznáte detekčné reakcie jednotlivých funkčných skupín, môžete vedome pristupovať k analýze akejkoľvek liečivej látky organickej povahy, ktorá má zložitú štruktúru.

Existuje veľa funkčných skupín (asi 100) a molekuly väčšiny liečivých látok sú polyfunkčné, to znamená, že súčasne obsahujú niekoľko funkčných skupín v molekule.

Testovacie otázky na konsolidáciu:

1. Aký je hlavný rozdiel medzi liečivými látkami organickej povahy a liečivými látkami anorganickej povahy?

2. Čo je hlavnou črtou analýzy organických liečiv na rozdiel od anorganických?

3. Aké fyzikálne a chemické ukazovatele sa používajú na overenie pravosti ekologických liekov?

Povinné:

1. Glushchenko N.N., Pletneva T.V., Popkov V.A. Farmaceutická chémia. M.: Akadémia, 2004.- 384 s. s. 151-154

2. Štátny liekopis Ruskej federácie / Vydavateľstvo „Vedecké centrum pre expertízu liečiv“, 2008.-704 s.: ill.

Ďalšie:

1. Štátny liekopis 11. vydanie, vydanie. 1-M: Medicína, 1987. - 336 s.

2. Štátny liekopis 11. vydanie, vydanie. 2-M: Medicína, 1989. - 400 s.

3. Belikov V. G. Farmaceutická chémia. – 3. vyd., M., MEDpress-inform-2009. 616 s.: ill.

Elektronické zdroje:

1. Farmaceutická knižnica [Elektronický zdroj].

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

2. Farmaceutické abstrakty - Farmaceutický vzdelávací portál [Elektronický zdroj]. URL: http://pharm-eferatiki.ru/pharmtechnology/

3. Počítačová podpora prednášky. Disk 1CD-RW.