"Chemie. Klasse 10". Betriebssystem Gabrieljan (gdz)

Qualitative Analyse organischer Verbindungen | Nachweis von Kohlenstoff, Wasserstoff und Halogenen

Erfahrung 1. Nachweis von Kohlenstoff und Wasserstoff in einer organischen Verbindung.
Arbeitsbedingungen:
Das Gerät wurde wie in Abb. 44 Lehrbücher. Geben Sie eine Prise Zucker und etwas Kupferoxid (II) CuO in das Reagenzglas. Sie steckten ein kleines Wattestäbchen in ein Reagenzglas, irgendwo auf der Höhe von zwei Dritteln davon, dann gossen sie etwas wasserfreies Kupfersulfat CuSO 4 hinein. Das Reagenzglas wurde mit einem Korken mit einem Gasauslassrohr verschlossen, so dass sein unteres Ende in ein anderes Reagenzglas mit vorher hineingegossenem Calciumhydroxid Ca(OH) 2 abgesenkt wurde. Erhitze das Reagenzglas in der Flamme eines Brenners. Wir beobachten die Freisetzung von Gasblasen aus dem Rohr, die Trübung des Kalkwassers und die Blaufärbung des weißen CuSO 4 -Pulvers.
C 12 H 22 O 11 + 24 CuO → 12 CO 2 + 11 H 2 O + 24 Cu
Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O
CuSO 4 + 5H 2 O → CuSO 4 . 5H2O
Fazit: Die Ausgangssubstanz enthält Kohlenstoff und Wasserstoff, da durch Oxidation Kohlendioxid und Wasser entstanden sind, die im CuO-Oxidator nicht enthalten waren.

Erfahrung 2. Nachweis von Halogenen
Arbeitsbedingungen:
Sie nahmen einen Kupferdraht, der am Ende mit einer Schlaufe mit einer Zange gebogen wurde, kalzinierten ihn in einer Flamme, bis sich eine schwarze Beschichtung aus Kupferoxid (II) CuO bildete. Dann wurde der abgekühlte Draht in eine Chloroformlösung getaucht und wieder in die Flamme des Brenners gebracht. Wir beobachten die Färbung der Flamme in einer bläulich-grünen Farbe, da Kupfersalze die Flamme färben.
5CuO + 2CHCl 3 \u003d 3CuCl 2 + 2CO 2 + H 2 O + 2Cu

Merkmale der Analyse organischer Verbindungen:

• - Reaktionen mit organischen Stoffen verlaufen langsam unter Bildung von Zwischenprodukten.
• - Organische Substanzen sind thermolabil und verkohlen beim Erhitzen.

Die pharmazeutische Analytik organischer Arzneistoffe basiert auf den Prinzipien der Funktions- und Elementaranalyse.

Funktionsanalyse - Analyse nach Funktionsgruppen, d.h. Atome, Atomgruppen oder Reaktionszentren, die die physikalischen, chemischen oder pharmakologischen Eigenschaften von Arzneimitteln bestimmen.

Die Elementaranalyse dient der Echtheitsprüfung von organischen Arzneistoffen, die im Molekül Schwefel, Stickstoff, Phosphor, Halogene, Arsen und Metalle enthalten. Die Atome dieser Elemente befinden sich in elementorganischen Arzneistoffen in nicht ionisiertem Zustand, eine notwendige Bedingung für die Prüfung ihrer Echtheit ist die vorläufige Mineralisierung.

Es können flüssige, feste und gasförmige Stoffe sein. Gasförmige und flüssige Verbindungen haben hauptsächlich eine narkotische Wirkung. Die Wirkung nimmt von F - Cl - Br - I ab. Jodderivate wirken hauptsächlich antiseptisch. Kommunikation C–F; C-I; C-Br; C-Cl ist kovalent, daher werden für die pharmazeutische Analyse ionische Reaktionen nach Mineralisierung der Substanz verwendet.

Die Authentizität von Zubereitungen aus flüssigen Halogenderivaten von Kohlenwasserstoffen wird durch physikalische Konstanten (Siedepunkt, Dichte, Löslichkeit) und durch das Vorhandensein von Halogen festgestellt. Am objektivsten ist die Methode zur Feststellung der Authentizität der Identität der IR-Spektren der Drogen- und Standardproben.

Zum Nachweis von Halogenen im Molekül werden der Beilstein-Test und verschiedene Mineralisierungsmethoden eingesetzt.

Table 1. Eigenschaften halogenierter Verbindungen

Chlorethyl Aethylii cloridum (INN Ethylchlorid)	Fluorotan 1,1,1-Trifluor-2chlor-2-bromethan (INN Halothan)	Bromcampher 3-Brom-1,7,7,Trimethylbicycloheptanon-2
Die Flüssigkeit ist durchsichtig, farblos, leicht flüchtig, mit eigentümlichem Geruch, kaum wasserlöslich, mit Alkohol und Äther in jedem Verhältnis mischbar.	Farblose Flüssigkeit, durchsichtig, schwer, flüchtig, mit charakteristischem Geruch, wenig wasserlöslich, mischbar mit Alkohol, Ether, Chloroform.	Weißes kristallines Pulver oder farblose Kristalle, Geruch und Geschmack, sehr schlecht löslich in Wasser, leicht löslich in Alkohol und Chloroform.
Bilignostum pro Injektionibus Bilignost Bis-(2,4,6-triiod-3-carboxyanilid)adipinsäure	Bromisoval 2-Bromisovalerianil-Harnstoff
Weißes kristallines Pulver, leicht bitterer Geschmack, praktisch unlöslich in Wasser, Alkohol, Chloroform.	Weißes kristallines Pulver oder farblose Kristalle mit leicht spezifischem Geruch, leicht löslich in Wasser, löslich in Alkohol.

Beilstein-Test

Das Vorhandensein eines Halogens wird nachgewiesen, indem die Substanz im festen Zustand auf einem Kupferdraht kalziniert wird. In Gegenwart von Halogenen bilden sich Kupferhalogenide, die die Flamme grün oder blaugrün färben.

Da die Halogene in einem organischen Molekül durch eine kovalente Bindung gebunden sind, deren Stärke von der chemischen Struktur des Halogenderivats abhängt, sind für die Eliminierung eines Halogens unterschiedliche Bedingungen notwendig, um es in einen ionisierten Zustand zu überführen. Die resultierenden Halogenidionen werden durch herkömmliche analytische Reaktionen nachgewiesen.

Chlorethyl

· Mineralisierungsmethode - Kochen mit einer alkoholischen Alkalilösung (aufgrund des niedrigen Siedepunkts wird die Bestimmung mit einem Rückflusskühler durchgeführt).

CH 3 CH 2 Cl + KOH c KCl + C 2 H 5 OH

Das entstehende Chloridion wird mit einer Silbernitratlösung durch Bildung eines weißen geronnenen Niederschlags nachgewiesen.

Cl- + AgNO 3 > AgCl + NO 3 -

Fluorotan

Mineralisierungsmethode - Fusion mit metallischem Natrium

F 3 C-CHClBr + 5Na + 4H 2 O> 3NaF + NaCl + 2NaBr + 2CO 2

Die dabei entstehenden Chlorid- und Bromidionen werden mit einer Silbernitratlösung durch die Bildung von käsig-weißen und gelblichen Niederschlägen nachgewiesen.

Fluoridion wird durch die Reaktionen nachgewiesen:

• - Reaktion mit einer Lösung von Alizarinrot und einer Lösung von Zirkoniumnitrat, in Gegenwart von F- wird die rote Farbe hellgelb;
• - Wechselwirkung mit löslichen Calciumsalzen (ein weißer Niederschlag von Calciumfluorid fällt aus);
• - Entfärbungsreaktion von Eisenthiocyanat (rot).
• Bei Zugabe zu ftorotane conc. H 2 SO 4 , das Medikament befindet sich in der untersten Schicht.

Bromisoval

Mineralisierungsmethode - Kochen mit Alkali (alkalische Hydrolyse in wässriger Lösung), der Geruch von Ammoniak tritt auf:

· Heizung mit konz. Schwefelsäure - der Geruch von Isovaleriansäure

Bromcampher

Mineralisationsverfahren durch reduzierendes Mineralisationsverfahren (mit metallischem Zink in alkalischem Medium)

Bromidion wird durch Reaktion mit Chloramin B bestimmt.

Bilignost

• · Mineralisierungsverfahren - Erhitzen mit konzentrierter Schwefelsäure: Das Auftreten von violetten Dämpfen von molekularem Jod wird festgestellt.
• · IR-Spektroskopie – 0,001 % Lösung des Arzneimittels in 0,1 N Natriumhydroxidlösung im Bereich von 220 bis 300 nm hat ein Absorptionsmaximum bei l=236 nm.

Jodoform

• Mineralisierungsmethoden:
  • 1) Pyrolyse in einem trockenen Reagenzglas, violette Joddämpfe werden freigesetzt
  • 4CHI 3 + 5O 2 > 6I 2 + 4CO 2 + 2H 2 O
  • 2) Heizung mit konz. Schwefelsäure
  • 2CHI 3 + H 2 SO 4 > 3I 2 + 2CO 2 + 2H 2 O + SO 3

Gute Qualität (Reinheit von halogenierten Kohlenwasserstoffen).

Die gute Qualität von Chlorethyl und Halothan wird überprüft, indem der Säuregehalt oder die Alkalität, das Fehlen oder der akzeptable Gehalt an Stabilisatoren (Thymol in Halothan - 0,01%), fremden organischen Verunreinigungen, Verunreinigungen von freiem Chlor (Brom in Halothan), Chloriden, Bromiden, nicht festgestellt werden -flüchtiger Rückstand.

• 1) Chlorethyl: 1. Siedepunkt und Dichte bestimmen,
• 2. Unzulässige Beimischung von Ethylalkohol (Iodoformbildungsreaktion)
• 2) Bilignost: 1. Erhitzen mit kH 2 SO 4 und Bildung von violetten Dämpfen I 2
• 2. IR-Spektroskopie
• 3) Fluorotan: 1. IR-Spektroskopie
• 2. t kochend; Dichte; Brechungsindex
• 3. Es sollten keine Verunreinigungen Cl- und Br- vorhanden sein

Eine quantitative Bestimmung von Chlorethyl-GF ist nicht vorgesehen, kann aber mit der Methode der Argentometrie oder Quecksilbermetrie durchgeführt werden.

Methode der quantitativen Bestimmung - reverse argentometrische Titration nach Folhard nach Mineralisierung (siehe die Reaktion in der Definition der Authentizität).

1. Reaktion vor der Titration:

pharmazeutische Arzneimittel-Chlorethyl-Titration

NaBr + AgNO 3 > AgBrv + NaNO 3

2. Titrationsreaktion:

AgNO 3 + NH 4 SCN > AgSCN v + NH 4 NO 3

• 3. Am Äquivalenzpunkt:
• 3NH 4 SCN + Fe (NH 4) (SO 4) 2>

Quantitative Methode - argentometrische Kolthoff-Titration nach Mineralisierung (Reaktionen siehe Identifikation).

• 1. Reaktion vor der Titration:
• 3NH 4 SCN + Fe (NH 4) (SO 4) 2 > Fe (SCN) 3 + 2 (NH 4) 2 SO 4

genaue Menge bräunlich rot

2. Titrationsreaktion:

NaBr + AgNO 3 > AgBrv + NaNO 3

3. Am Äquivalenzpunkt:

AgNO 3 + NH 4 SCN > AgSCNv + NH 4 NO 3

Bleichen

Bilignost

Das Verfahren zur quantitativen Bestimmung ist die indirekte Jodometrie nach oxidativer Spaltung von Bilignost zu Jodat, wenn es mit einer Lösung von Kaliumpermanganat in einem sauren Medium erhitzt wird, überschüssiges Kaliumpermanganat mit Natriumnitrat entfernt wird und eine Lösung von Harnstoff zu der Mischung gegeben wird, um überschüssiges zu entfernen Salpetersäure.

Das Titriermittel ist 0,1 mol/l Natriumtitsulfatlösung, der Indikator ist Stärke, am Äquivalenzpunkt wird das Verschwinden der blauen Farbe der Stärke beobachtet.

Reaktionsschema:

t; KMnO 4 + H 2 SO 4

RI 6 > 12 IO 3 -

Substituenten-Isolierungsreaktion:

KIO 3 + 5KI + 3H 2 SO 4 > 3I 2 + 3K 2 SO 4 + 3H 2 O

Titrationsreaktion:

I 2 + 2 Na 2 S 2 O 3 > 2 Na I + Na 2 S 4 O 6

Jodoform

Die Methode der quantitativen Bestimmung ist die reverse argentometrische Titration nach Folgard nach Mineralisation.

Mineralisierung:

CHI 3 + 3AgNO 3 + H 2 O> 3AgI + 3HNO 3 + CO 2

Titrationsreaktion:

AgNO 3 + NH 4 SCN > AgSCN v + NH 4 NO 3

Am Äquivalenzpunkt:

3NH 4 SCN + Fe (NH 4) (SO 4) 2 > Fe (SCN) 3 v + 2 (NH 4) 2 SO 4

Lager

Chlorethyl in Ampullen an einem kühlen, dunklen Ort, Fluortan und Biggnost in orangefarbenen Glasflaschen an einem trockenen, kühlen, dunklen Ort. Bromocampher wird in orangefarbenen Glasflaschen an einem kühlen, trockenen Ort gelagert.

Chlorethyl wird zur Lokalanästhesie, Halothan zur Anästhesie verwendet. Bromocampher wird als Beruhigungsmittel verwendet (manchmal um die Laktation zu stoppen). Bromisoval ist ein Hypnotikum, Bilignost wird als röntgendichte Substanz in Form einer Mischung von Salzen in Lösung verwendet.

Literatur

• 1. Staatliches Arzneibuch der UdSSR / Gesundheitsministerium der UdSSR. - X. Aufl. - M.: Medizin, 1968. - S. 78, 134, 141, 143, 186, 373.537
• 2. Ausgabe des Staatlichen Arzneibuchs der UdSSR. 1. Allgemeine Analysemethoden. Heilpflanzenmaterialien / Gesundheitsministerium der UdSSR. - 11. Aufl., erg. - M.: Medizin, 1989. - S. 165-180, 194-199
• 3. Vorlesungsmaterial.
• 4. Pharmazeutische Chemie. Um 2 Uhr: Lehrbuch / V. G. Belikov - 4. Aufl., überarbeitet. und zusätzlich - M.: MEDpress-inform, 2007. - S. 178-179, 329-332
• 5. Leitfaden für Laborstudien in der pharmazeutischen Chemie. Bearbeitet von A. P. Arzamastsev, S. 152-156.

Anhang 1

Arzneibuchartikel

Bilignost

Bis-(2,4,6-triiod-3-carboxyanilid)adipinsäure

C 20 H 14 I 6 N 2 O 6 M. c. 1139.8

Beschreibung. Weißes oder fast weißes feinkristallines Pulver mit leicht bitterem Geschmack.

Löslichkeit. Praktisch unlöslich in Wasser, 95 % Alkohol, Ether und Chloroform, leicht löslich in Lösungen von Ätzalkalien und Ammoniak.

Authentizität. 0,001% ige Lösung des Arzneimittels in 0,1 N. Natronlauge im Bereich von 220 bis 300 nm hat ein Absorptionsmaximum bei einer Wellenlänge von etwa 236 nm.

Wenn 0,1 g des Arzneimittels mit 1 ml konzentrierter Schwefelsäure erhitzt werden, werden violette Joddämpfe freigesetzt.

Die Farbe der Lösung. 2 g des Arzneimittels werden in 4 ml 1 N gelöst. Natriumhydroxidlösung, filtrieren und den Filter mit Wasser waschen, um 10 ml des Filtrats zu erhalten. Die Farbe der resultierenden Lösung sollte nicht intensiver sein als der Standard Nr. 4b oder Nr. 4c.

Wasserstoffperoxid-Test. Zu 1 ml der resultierenden Lösung wird 1 ml Wasserstoffperoxid gegeben; Trübung sollte nicht innerhalb von 10-15 Minuten auftreten.

Verbindungen mit offener Aminogruppe. 1 g der Droge wird mit 10 ml Eisessig geschüttelt und filtriert. Zu 5 ml klarem Filtrat werden 3 Tropfen 0,1 mol Natriumnitritlösung gegeben. Nach 5 Minuten sollte die erscheinende Farbe nicht intensiver sein als beim Standard Nr. 2g.

Säure. 0,2 g der Droge werden 1 Minute mit kochendem Wasser (4 mal 2 ml) geschüttelt und filtriert, bis ein klares Filtrat entsteht. Die vereinigten Filtrate titrieren! 0,05 k. Natronlauge (Indikator - Phenolphthalein). Für die Titration sollten nicht mehr als 0,1 ml 0,05 N verbraucht werden. Natriumhydroxidlösung.

Chloride. 2 g der Droge werden mit 20 ml Wasser geschüttelt und filtriert bis ein klares Filtrat entsteht. 5 ml des Filtrats, mit Wasser auf 10 ml aufgefüllt, müssen den Chloridtest bestehen (maximal 0,004 % im Ansatz).

Phosphor. 1 g der Droge wird in einen Tiegel gegeben und verascht, bis ein weißer Rückstand erhalten wird. Dem Rückstand werden 5 ml verdünnte Salpetersäure zugesetzt und zur Trockne eingedampft, wonach der Rückstand im Tiegel gut mit 2 ml heißem Wasser gemischt und durch einen kleinen Filter in ein Reagenzglas filtriert wird. Tiegel und Filter werden mit 1 ml heißem Wasser gewaschen, das Filtrat im selben Rohr gesammelt, dann werden 3 ml Ammoniummolybdatlösung zugegeben und 15 Minuten in einem Bad bei einer Temperatur von 38-40 ° belassen Lösung kann eine gelbliche Farbe haben, sollte aber transparent bleiben (nicht mehr als 0,0001 % in der Zubereitung).

Jodmonochlorid. 0,2 g der Droge werden mit 20 ml Wasser geschüttelt und filtriert, bis ein klares Filtrat entsteht. Zu 10 ml des Filtrats werden 0,5 g Kaliumiodid, 2 ml Salzsäure und 1 ml Chloroform gegeben. Die Chloroformschicht sollte farblos bleiben.

Eisen. 0,5 g des Medikaments müssen den Eisentest bestehen (nicht mehr als 0,02% im Medikament). Der Vergleich erfolgt mit einem Standard, hergestellt aus 3,5 ml Standardlösung B und 6,5 ml Wasser.

Sulfatasche aus 1 g des Arzneimittels sollte 0,1% nicht überschreiten.

Schwermetalle. Sulfatasche aus 0,5 g des Präparats muss den Test auf Schwermetalle bestehen (nicht mehr als 0,001 % im Präparat).

Arsen. 0,5 g des Präparats müssen den Arsentest bestehen (nicht mehr als 0,0001 % im Präparat).

Quantifizierung. In einen 100-ml-Messkolben werden ca. 0,3 g der Droge (genau abgewogen) vorgelegt, in 5 ml Natronlauge gelöst, mit Wasser bis zur Marke aufgefüllt und gemischt. 10 ml der resultierenden Lösung werden in einen Kolben mit einem Fassungsvermögen von 250 ml gegeben, 5 ml einer 5%igen Kaliumpermanganatlösung werden hinzugefügt und 10 ml konzentrierte Schwefelsäure, 0,5–1 ml, werden vorsichtig entlang der Wände hinzugefügt den Kolben unter Rühren und 10 Minuten stehen gelassen. Dann langsam zugeben, alle 2-3 Sekunden 1 Tropfen, unter kräftigem Rühren. Natriumnitritlösung, bis die Flüssigkeit farblos wird und sich das Mangandioxid auflöst. Danach sofort 10 ml einer 10%igen Harnstofflösung zugeben und rühren, bis die Blasen vollständig verschwunden sind, während Natriumnitrit von den Wänden des Kolbens abgewaschen wird. Dann werden 100 ml Wasser, 10 ml einer frisch zubereiteten Kaliumjodidlösung zu der Lösung gegeben und das freigesetzte Jod mit 0,1 N titriert. Natriumthiosulfatlösung (Indikator - Stärke).

1 ml 0,1 k.A. Natriumthiosulfat-Lösung entspricht 0,003166 g C 20 H 14 l 6 N 2 0 6 , was zu mindestens 99,0 % in der Zubereitung enthalten sein sollte.

Lager. Liste B. In orangefarbenen Gläsern, vor Licht geschützt.

Röntgenopakes Mittel.

Jodoform

Triiodmethan

CHI 3 M. v. 393.73

Beschreibung. Kleine lamellare glänzende Kristalle oder feinkristallines Pulver von zitronengelber Farbe, scharfer charakteristischer anhaltender Geruch. Bereits bei normaler Temperatur flüchtig, mit Wasserdampf destilliert. Lösungen des Arzneimittels zersetzen sich schnell durch die Einwirkung von Licht und Luft unter Freisetzung von Jod.

Löslichkeit. Praktisch unlöslich in Wasser, schwer löslich in Alkohol, löslich in Ether und Chloroform, schwer löslich in Glycerin. fette und ätherische Öle.

Authentizität, 0,1 g der Droge werden in einem Reagenzglas auf einer Brennerflamme erhitzt; violette Joddämpfe werden freigesetzt.

Schmelzpunkt 116–120° (mit Zersetzung).

Farbstoffe. 5 g der Droge werden mit 50 ml Wasser 1 Minute kräftig geschüttelt und filtriert. Das Filtrat sollte farblos sein.

Säure oder Alkalität. Zu 10 ml des Filtrats 2 Tropfen Bromthymolblau-Lösung geben. Die auftretende gelbgrüne Farbe sollte sich bei Zugabe von maximal 0,1 ml 0,1 N blau färben. Natronlauge oder gelb durch Zugabe von nicht mehr als 0,05 ml 0,1 n. Salzsäurelösung.

Halogene. 5 ml des gleichen Filtrats, verdünnt mit Wasser auf 10 ml, müssen den Chloridtest bestehen (nicht mehr als 0,004 % in der Zubereitung).

Sulfate. 10 ml desselben Filtrats müssen den Sulfattest bestehen (nicht mehr als 0,01 % in der Formulierung).

Asche aus 0,5 g des Arzneimittels sollte 0,1% nicht überschreiten.

Quantifizierung. Etwa 0,2 g des Arzneimittels (genau abgewogen) werden in einen Erlenmeyerkolben mit einem Fassungsvermögen von 250 bis 300 ml gegeben, gelöst in 25 oder 95% Alkohol, 25 ml 0,1 n. Silbernitratlösung, 10 ml Salpetersäure versetzt und 30 Minuten auf dem Wasserbad unter Rückfluss erhitzt, wobei der Reaktionskolben vor Licht geschützt wird. Der Kühlschrank wird mit Wasser gewaschen, 100 ml Wasser werden in den Kolben gegeben und der Überschuss an Silbernitrat wird mit 0,1 N titriert. Ammoniumthiocyanatlösung (Indikator - Eisenammoniumalaun).

Führen Sie parallel dazu einen Kontrollexperiment durch.

1 ml 0,1 k.A. Silbernitratlösung entspricht 0,01312 g CHI 3 , das in der Zubereitung zu mindestens 99,0 % vorliegen sollte.

Lager. In einem gut verschlossenen Behälter, vor Licht geschützt, an einem kühlen Ort.

Qualitative Analyse. Zweck, mögliche Methoden. Qualitative chemische Analyse anorganischer und organischer Substanzen

Die qualitative Analyse hat ihre eigene Tor Nachweis bestimmter Substanzen oder ihrer Bestandteile im Analyseobjekt. Die Erkennung erfolgt durch Identifikation Substanzen, d. h. die Feststellung der Identität (Gleichheit) der AS des analysierten Objekts und der bekannten AS der zu bestimmenden Substanzen unter den Bedingungen des verwendeten Analyseverfahrens. Dazu werden bei dieser Methode zunächst Referenzsubstanzen (Abschnitt 2.1) untersucht, bei denen das Vorhandensein der zu bestimmenden Substanzen bekannt ist. Beispielsweise wurde festgestellt, dass das Vorhandensein einer Spektrallinie mit einer Wellenlänge von 350,11 nm im Emissionsspektrum der Legierung, wenn das Spektrum durch einen Lichtbogen angeregt wird, das Vorhandensein von Barium in der Legierung anzeigt; die Blaufärbung einer wässrigen Lösung, wenn ihr Stärke zugesetzt wird, ist ein AC für das Vorhandensein von I 2 darin und umgekehrt.

Die qualitative Analyse geht immer der quantitativen voraus.

Gegenwärtig wird die qualitative Analyse mit instrumentellen Methoden durchgeführt: spektral, chromatographisch, elektrochemisch usw. Chemische Methoden werden in bestimmten instrumentellen Phasen verwendet (Probenöffnung, Trennung und Konzentration usw.), aber manchmal können Sie mit chemischer Analyse mehr Ergebnisse erzielen einfach und schnell, um zum Beispiel Doppel- und Dreifachbindungen in ungesättigten Kohlenwasserstoffen festzustellen, indem man sie durch Bromwasser oder eine wässrige Lösung von KMnO 4 leitet. In diesem Fall verlieren die Lösungen ihre Farbe.

Eine detaillierte qualitative chemische Analyse ermöglicht die Bestimmung der elementaren (atomaren), ionischen, molekularen (stofflichen), funktionellen, strukturellen und Phasenzusammensetzung anorganischer und organischer Substanzen.

Bei der Analytik anorganischer Substanzen sind Element- und Ionenanalysen von vorrangiger Bedeutung, da die Kenntnis der elementaren und ionischen Zusammensetzung ausreicht, um die stoffliche Zusammensetzung anorganischer Substanzen festzustellen. Die Eigenschaften organischer Substanzen werden bestimmt durch ihre elementare Zusammensetzung, aber auch durch ihre Struktur, das Vorhandensein verschiedener funktioneller Gruppen. Daher hat die Analyse organischer Substanzen ihre eigenen Besonderheiten.

Qualitative chemische Analyse basiert auf einem System chemischer Reaktionen, die für eine bestimmte Substanz charakteristisch sind - Trennung, Trennung und Nachweis.

Die folgenden Anforderungen gelten für chemische Reaktionen in der qualitativen Analytik.

1. Die Reaktion sollte fast sofort ablaufen.

2. Die Reaktion muss irreversibel sein.

3. Die Reaktion muss von einer äußeren Einwirkung (AS) begleitet sein:

a) eine Farbänderung der Lösung;

b) die Bildung oder Auflösung eines Niederschlags;

c) Freisetzung gasförmiger Stoffe;

d) Flammenfärbung usw.

4. Die Reaktion sollte empfindlich und möglichst spezifisch sein.

Reaktionen genannt, die es ermöglichen, mit einem Analyten eine äußere Wirkung zu erzielen analytisch , und die dafür zugesetzte Substanz - Reagens . Analytische Reaktionen, die zwischen Feststoffen durchgeführt werden, werden als " trockener Weg ", und in Lösungen -" nasser Weg ».

„Trockene“ Reaktionen schließen Reaktionen ein, die durch Mahlen einer festen Testsubstanz mit einem festen Reagens durchgeführt werden, sowie durch das Erhalten farbiger Gläser (Perlen) durch Verschmelzen einiger Elemente mit Borax.

Viel häufiger wird die Analyse auf dem „nassen Weg“ durchgeführt, bei dem der Analyt in Lösung überführt wird. Reaktionen mit Lösungen können durchgeführt werden Reagenzglas, Tropfen und mikrokristallin Methoden. Bei der Reagenzglas-Halbmikroanalyse wird sie in Reagenzgläsern mit einem Fassungsvermögen von 2–5 cm 3 durchgeführt. Zur Abtrennung der Niederschläge wird zentrifugiert und in Porzellantassen oder -tiegeln eingedampft. Die Tropfenanalyse (N.A. Tananaev, 1920) wird auf Porzellanplatten oder Filterpapierstreifen durchgeführt, wobei Farbreaktionen erhalten werden, indem ein Tropfen einer Reagenzlösung zu einem Tropfen einer Substanzlösung gegeben wird. Die mikrokristalline Analyse basiert auf dem Nachweis von Komponenten durch Reaktionen, die Verbindungen mit einer charakteristischen Farbe und Form von Kristallen bilden, die unter einem Mikroskop beobachtet werden.

Für die qualitative chemische Analyse werden alle bekannten Reaktionstypen verwendet: Säure-Base, Redox, Fällung, Komplexbildung und andere.

Die qualitative Analyse von Lösungen anorganischer Substanzen reduziert sich auf den Nachweis von Kationen und Anionen. Für diesen Einsatz Allgemeines und Privat Reaktionen. Allgemeine Reaktionen ergeben eine ähnliche äußere Wirkung (AC) mit vielen Ionen (z. B. die Bildung von Niederschlägen von Sulfaten, Carbonaten, Phosphaten usw. durch Kationen) und private Reaktionen mit 2-5 Ionen. Je weniger Ionen eine ähnliche AS ergeben, desto selektiver (selektiver) wird die Reaktion betrachtet. Die Reaktion wird aufgerufen Spezifisch wenn es erlaubt, dass ein Ion in Gegenwart aller anderen nachgewiesen wird. Spezifisch zum Beispiel für das Ammoniumion ist die Reaktion:

NH 4 Cl + KOH  NH 3  + KCl + H 2 O

Ammoniak wird durch Geruch oder durch die blaue Farbe eines roten Lackmuspapiers erkannt, das mit Wasser getränkt und über ein Reagenzglas gelegt wird.

Die Selektivität von Reaktionen kann durch Änderung ihrer Bedingungen (pH) oder durch Anwenden von Maskierung erhöht werden. Maskierung besteht darin, die Konzentration störender Ionen in der Lösung unter die Nachweisgrenze zu senken, indem man sie beispielsweise zu farblosen Komplexen bindet.

Wenn die Zusammensetzung der analysierten Lösung einfach ist, wird sie nach Maskierung analysiert Bruchteil Weg. Es besteht in der Detektion eines Ions in beliebiger Sequenz in Gegenwart aller anderen mit Hilfe spezifischer Reaktionen, die in getrennten Portionen der analysierten Lösung durchgeführt werden. Da es nur wenige spezifische Reaktionen gibt, verwendet man bei der Analyse eines komplexen Ionengemisches systematisch Weg. Dieses Verfahren basiert auf der Trennung eines Gemisches in Gruppen von Ionen mit ähnlichen chemischen Eigenschaften, indem sie unter Verwendung von Gruppenreagenzien in Niederschläge umgewandelt werden, und die Gruppenreagenzien wirken nach einem bestimmten System in einer genau definierten Reihenfolge auf denselben Teil der analysierten Lösung. Präzipitate werden voneinander getrennt (z. B. durch Zentrifugation), dann auf bestimmte Weise gelöst und eine Reihe von Lösungen erhalten, die es ermöglichen, in jeder ein einzelnes Ion durch eine spezifische Reaktion darauf nachzuweisen.

Es gibt mehrere systematische Analysemethoden, die nach den verwendeten Gruppenreagenzien benannt sind: Schwefelwasserstoff, Säure-Base, Ammoniak-Phosphat und andere. Die klassische Schwefelwasserstoffmethode basiert auf der Trennung von Kationen in 5 Gruppen, indem ihre Sulfide oder Schwefelverbindungen erhalten werden, wenn sie H 2 S, (NH 4 ) 2 S, NaS unter verschiedenen Bedingungen ausgesetzt werden.

Weit verbreiteter, zugänglicher und sicherer ist die Säure-Base-Methode, bei der Kationen in 6 Gruppen eingeteilt werden (Tabelle 1.3.1.). Die Gruppennummer gibt die Reihenfolge der Exposition gegenüber dem Reagenz an.

Tabelle 1.3.1

Klassifizierung von Kationen nach der Säure-Base-Methode

Gruppennummer		Reagenz gruppieren	Löslichkeit von Verbindungen
	Ag + , Pb 2+ , Hg 2 2+		Chloride sind in Wasser unlöslich
	Ca2+, Sr2+, Ba2+		Sulfate sind in Wasser unlöslich
	Zn 2+ , Al 3+ , Cr 3+ , Sn 2+ , Si 4+ , ​​As		Hydroxide sind amphoter, in überschüssigem Alkali löslich
	Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Bi 3+ , Sb 3+ , Sb 5+		Hydroxide sind in überschüssigem NaOH oder NH 3 unlöslich
Gruppennummer		Reagenz gruppieren	Löslichkeit von Verbindungen
	Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Hg 2+		Hydroxide lösen sich in überschüssigem NH 3 unter Bildung von Komplexverbindungen
	Na+, K+, NH4+		Chloride, Sulfate, Hydroxide sind wasserlöslich

Anionen in der Analyse stören sich grundsätzlich nicht gegenseitig, daher werden Gruppenreagenzien nicht zur Trennung verwendet, sondern um das Vorhandensein oder Fehlen einer bestimmten Gruppe von Anionen zu überprüfen. Es gibt keine einheitliche Einteilung von Anionen in Gruppen.

Am einfachsten lassen sie sich bezüglich des Ba 2+ -Ions in zwei Gruppen einteilen:

a) in Wasser hochlösliche Verbindungen ergeben: Cl – , Br – , I – , CN – , SCN – , S 2– , NO 2 2– , NO 3 3– , MnO 4– , CH 3 COO – , ClO 4 – , ClO 3 – , ClO – ;

b) in Wasser schwer lösliche Verbindungen ergeben: F -, CO 3 2-, CsO 4 2-, SO 3 2-, S 2 O 3 2-, SO 4 2-, S 2 O 8 2-, SiO 3 2- , CrO 4 2-, PO 4 3-, AsO 4 3-, AsO 3 3-.

Die qualitative chemische Analyse organischer Substanzen ist unterteilt in elementar , funktionell , strukturell und molekular .

Die Analytik beginnt mit Voruntersuchungen der organischen Substanz. Messen Sie für Feststoffe t Schmelze. , für Flüssigkeit - t kip oder , Brechungsindex. Die Bestimmung der Molmasse erfolgt durch Erniedrigung von t gefroren oder Erhöhung von t bale, also durch kryoskopische oder ebullioskopische Methoden. Ein wichtiges Merkmal ist die Löslichkeit, auf deren Grundlage es Klassifizierungsschemata für organische Stoffe gibt. Löst sich beispielsweise ein Stoff nicht in H 2 O, sondern in einer 5%igen NaOH- oder NaHCO 3 -Lösung, dann gehört er zu einer Stoffgruppe, die starke organische Säuren, Carbonsäuren mit mehr als sechs Kohlenstoffatomen, Phenole umfasst mit Substituenten in ortho- und para-Stellung, -Diketone.

Tabelle 1.3.2

Reaktionen zur Identifizierung organischer Verbindungen

Verbindungstyp	An der Reaktion beteiligte funktionelle Gruppe
Aldehyd		a) 2,4-Dinitrophenylhydrozid b) Hydroxylaminhydrochlorid c) Natriumhydrogensulfat
		a) salpetrige Säure b) Benzolsulfonylchlorid
Aromatischer Kohlenwasserstoff		Azoxybenzol und Aluminiumchlorid
		Siehe Aldehyd
ungesättigter Kohlenwasserstoff	C. \u003d C. - - C. ≡ C. -	a) KMnO 4 -Lösung b) Br 2 -Lösung in CCL 4
Nitroverbindung		a) Fe(OH) 2 (Mohrsches Salz + KOH) b) Zinkstaub + NH 4 Cl c) 20%ige NaOH-Lösung
		a) (NH 4 ) 2 b) ZnCl 2 -Lösung in HCl c) Jodsäure
		a) FeCl 3 in Pyridin b) Bromwasser
Äther ist einfach		a) Jodwasserstoffsäure b) Bromwasser
Äther-Komplex		a) NaOH (oder KOH)-Lösung b) Hydroxylaminhydrochlorid

Die Elementaranalyse erkennt Elemente, die in den Molekülen organischer Substanzen enthalten sind (C, H, O, N, S, P, Cl usw.). In den meisten Fällen wird die organische Substanz zersetzt, die Zersetzungsprodukte werden gelöst und die Elemente in der resultierenden Lösung werden wie in anorganischen Substanzen bestimmt. Wenn beispielsweise Stickstoff nachgewiesen wird, wird die Probe mit Kaliummetall verschmolzen, um KCN zu bilden, das mit FeSO 4 behandelt und in K 4 umgewandelt wird. Durch Zugabe einer Lösung von Fe 3+ -Ionen zu letzterem wird Preußischblau Fe 4 3 – (AC für die Anwesenheit von N) erhalten.

Die Funktionsanalyse bestimmt die Art der funktionellen Gruppe. Beispielsweise kann eine Reaktion mit (NH 4 ) 2 Alkohol nachweisen, und mit einer KMnO 4 -Lösung können primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole unterschieden werden. Primäres KMnO 4 oxidiert unter Verfärbung zu Aldehyden, sekundär oxidiert zu Ketonen unter Bildung von MnO 2 und reagiert nicht mit tertiären (Tab. 1.3.2).

Die Strukturanalyse ermittelt die Strukturformel einer organischen Substanz oder ihrer einzelnen Strukturelemente (Doppel- und Dreifachbindungen, Zyklen usw.).

Die molekulare Analyse stellt die gesamte Substanz fest. Beispielsweise kann Phenol durch Reaktion mit FeCl 3 in Pyridin nachgewiesen werden. Häufiger wird die Molekularanalyse auf die Bestimmung der vollständigen Zusammensetzung einer Verbindung auf der Grundlage von Daten zur elementaren, funktionellen und strukturellen Zusammensetzung der Substanz reduziert. Gegenwärtig wird die molekulare Analyse hauptsächlich durch instrumentelle Methoden durchgeführt.

Bei der Berechnung der Analyseergebnisse müssen die Berechnungen sehr sorgfältig durchgeführt werden. Ein mathematischer Fehler in Zahlenwerten ist gleichbedeutend mit einem Analysefehler.

Numerische Werte werden in exakte und ungefähre Werte unterteilt. Genau kann beispielsweise die Anzahl der durchgeführten Analysen, die Seriennummer des Elements im Periodensystem, ungefähr - die gemessenen Werte von Masse oder Volumen - enthalten.

Signifikante Stellen einer ungefähren Zahl sind alle ihre Stellen, mit Ausnahme von Nullen links vom Dezimalkomma und Nullen rechts nach dem Dezimalkomma. Nullen in der Mitte einer Zahl sind signifikant. Zum Beispiel in der Nummer 427.205 - 6 signifikante Ziffern; 0,00365 - 3 signifikante Stellen; 244,00 - 3 signifikante Ziffern.

Die Genauigkeit der Berechnungen wird von GOST, OST oder TU zur Analyse bestimmt. Wenn der Berechnungsfehler nicht im Voraus angegeben ist, sollte dies berücksichtigt werden dass die Konzentration bis zur 4. signifikanten Stelle nach dem Komma berechnet wird, die Masse - bis zur 4. Dezimalstelle nach dem Komma, der Massenanteil (Prozent) - bis auf Hundertstel.

Jedes Analyseergebnis kann nicht genauer sein, als es die Messgeräte zulassen (daher darf die in Gramm ausgedrückte Masse nicht mehr als 4-5 Dezimalstellen enthalten, d.h. mehr als die Genauigkeit der Analysenwaage 10 -4 -10 -5 g ) .

Zusätzliche Zahlen werden gemäß den folgenden Regeln gerundet.

1. Die letzte Ziffer, wenn es  4 ist, wird verworfen, wenn  5, addiere eins zur vorherigen, wenn es 5 ist und eine gerade Zahl davor steht, dann addiere eins zur vorherigen, und wenn ungerade, dann subtrahieren (z. B. 12,465  12, 46; 12,475  12,48).

2. Bei Summen und Differenzen von Näherungszahlen bleiben so viele Dezimalstellen erhalten, wie bei der Zahl mit der kleinsten Anzahl vorhanden waren, und beim Dividieren und Multiplizieren so viele, wie für eine bestimmte Messgröße (z. B. beim Rechnen) erforderlich sind Masse mit der Formel

Obwohl V in Hundertstel gemessen wird, sollte das Ergebnis auf 10 -4 -10 -5 g berechnet werden).

3. Wenn Sie potenzieren, nehmen Sie als Ergebnis so viele signifikante Ziffern, wie es in der zu potenzierenden Zahl gab.

4. Nehmen Sie bei Zwischenergebnissen eine Dezimalstelle mehr als gemäß den Rundungsregeln und runden Sie alle Zahlen auf die erste Stelle, um die Reihenfolge der Berechnungen zu bewerten.

Mathematische Verarbeitung von Analyseergebnissen

In jeder der aufgeführten Phasen der quantitativen Analyse können Fehler gemacht werden und in der Regel sind Fehler zulässig. Je weniger Phasen eine Analyse hat, desto genauer sind ihre Ergebnisse.

Error Messung bezieht sich auf die Abweichung des Messergebnisses x i aus dem wahren Wert der Messgröße .

Unterschied х ich -  =∆х ich namens Absoluter Fehler , und Haltung (∆х i /)100% namens relativer Fehler .

Die Fehler der Ergebnisse der quantitativen Analyse werden unterteilt in grob (fehlt), systematisch und zufällig . Anhand dieser wird die Qualität der gewonnenen Analyseergebnisse beurteilt. Qualitätsparameter sind ihre Rechts, Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit.

Das Ergebnis der Analyse wird berücksichtigt Rechts , wenn es keinen groben und systematischen Fehler hat und wenn zusätzlich der zufällige Fehler minimiert ist, dann präzise, der Wahrheit entsprechen. Um genaue Messergebnisse zu erhalten, werden quantitative Bestimmungen mehrmals (meist ungerade) wiederholt.

Grobe Fehler ( Fehler) sind diejenigen, die zu einem starken Unterschied im Ergebnis einer wiederholten Messung vom Rest führen. Die Ursachen für Fehler sind grobe Betriebsfehler des Analytikers (z. B. Verlust eines Teils des Sediments während des Filterns oder Wiegens, falsche Berechnung oder Aufzeichnung des Ergebnisses). Fehler werden in einer Reihe von wiederholten Messungen identifiziert, normalerweise unter Verwendung von Q-Kriterien. Zur Berechnung werden die Ergebnisse in aufsteigender Reihenfolge hintereinander angeordnet: x 1, x 2, x 3,…xn-1, x n. Zweifelhaft ist normalerweise das erste oder letzte Ergebnis in dieser Zeile.

Das Q-Kriterium wird als Verhältnis des Absolutwerts der Differenz zwischen dem fragwürdigen Ergebnis und dem ihm am nächsten stehenden in der Reihe zur Differenz zwischen dem letzten und dem ersten in der Reihe berechnet. Unterschied x n- x 1 namens Variationsbreite.

Wenn zum Beispiel das letzte Ergebnis in einer Reihe zweifelhaft ist, dann

Um einen Miss zu identifizieren, wird das dafür berechnete Q mit dem tabellarischen kritischen Wert Q verglichen Tisch in analytischen Nachschlagewerken angegeben. Wenn Q  Q Tisch, dann wird das fragliche Ergebnis von der Berücksichtigung ausgeschlossen, da es als Fehlschlag betrachtet wird. Fehler müssen erkannt und korrigiert werden.

Systematische Fehler sind solche, die dazu führen, dass die Ergebnisse wiederholter Messungen um den gleichen positiven oder negativen Wert vom wahren Wert abweichen. Sie können durch falsche Kalibrierung von Messgeräten und Instrumenten, Verunreinigungen in den verwendeten Reagenzien, falsche Handlungen (z. B. Auswahl eines Indikators) oder die individuellen Eigenschaften des Analytikers (z. B. Sehvermögen) verursacht werden. Systematische Fehler können und sollen eliminiert werden. Für diese Verwendung:

1) Erhalten der Ergebnisse der quantitativen Analyse durch mehrere Methoden unterschiedlicher Natur;

2) Entwicklung der Analysemethodik an Standardproben, d. h. Materialien, deren Gehalt an Analyten mit hoher Genauigkeit bekannt ist;

3) die Methode der Additionen (die "eingeführt-gefunden"-Methode).

Zufällige Fehler - das sind solche, die aus Gründen, deren Auftreten nicht geklärt und berücksichtigt werden kann (z. B. Spannungsschwankungen im Netz, Stimmung des Analytikers etc.), zu unwesentlichen Abweichungen der Ergebnisse wiederholter Messungen vom wahren Wert führen. Zufällige Fehler verursachen Streuungen in den Ergebnissen wiederholter Bestimmungen, die unter identischen Bedingungen durchgeführt wurden. Scatter bestimmt Reproduzierbarkeit Ergebnisse, d.h. Erzielung gleicher oder ähnlicher Ergebnisse bei wiederholten Bestimmungen. Das quantitative Merkmal der Reproduzierbarkeit ist Standardabweichung S, die mit Methoden der mathematischen Statistik gefunden wird. Für eine kleine Anzahl von Messungen (kleine Stichprobe) mit n=1-10

wählbar Nennen Sie die Ergebnismenge wiederholter Messungen. Die Ergebnisse selbst werden aufgerufen Probenahmemöglichkeiten . Die Gesamtheit der Ergebnisse einer unendlich großen Anzahl von Messungen (bei Titration n30) wird als allgemeine Stichprobe bezeichnet , und die daraus berechnete Standardabweichung wird mit  bezeichnet. Die Standardabweichung S() zeigt an, um welchen Mittelwert die Ergebnisse von n Messungen vom Mittelwert x abweichen oder wahr sind.

Praktische Arbeit Nr. 1

Reagenzien : Paraffin (C 14 H 30

Ausrüstung :

Notiz:

2. Das Halogen in organischen Stoffen kann durch die Flammenfarbreaktion nachgewiesen werden.

Arbeitsalgorithmus:

Gießen Sie Kalkwasser in das Empfängerrohr.

Verbinden Sie das Reagenzglas mit der Mischung mit dem Reagenzglas mit einem Gasauslassrohr mit Stopfen.

Erhitze das Reagenzglas mit der Mischung in der Flamme einer Spirituslampe.

Entzünden Sie den Kupferdraht in der Flamme einer Alkohollampe, bis eine schwarze Beschichtung darauf erscheint.

Bringen Sie den abgekühlten Draht in die Testsubstanz und bringen Sie die Spirituslampe erneut in die Flamme.

Fazit:

beachten: Veränderungen bei Kalkwasser, Kupfersulfat (2).

Welche Farbe nimmt die Flamme der Spirituslampe an, wenn die Testlösung hinzugefügt wird?

Praktische Arbeit Nr. 1

"Qualitative Analyse organischer Verbindungen".

Reagenzien: Paraffin (C 14 H 30 ), Kalkwasser, Kupferoxid (2), Dichlorethan, Kupfersulfat (2).

Ausrüstung : Metallständer mit Fuß, Spirituslampe, 2 Reagenzgläser, Kork mit Gasrohr, Kupferdraht.

Notiz:

Kohlenstoff und Wasserstoff lassen sich in organischen Stoffen durch Oxidation mit Kupferoxid nachweisen (2).

Halogen in organischen Stoffen kann mit einer Flammenfarbreaktion nachgewiesen werden.

Arbeitsalgorithmus:

1. Arbeitsschritt: Schmelzen von Paraffin mit Kupferoxid

1. Bauen Sie das Gerät gemäß Abb. zusammen. 44 auf Seite 284, dazu 1-2 g Kupferoxid und Paraffin auf den Boden des Reagenzglases geben, erhitzen.

2. Arbeitsschritt: Qualitative Kohlenstoffbestimmung.

1. Gießen Sie Kalkwasser in das Empfängerrohr.

2. Verbinden Sie das Reagenzglas mit der Mischung mit dem Reagenzglas mit einem Gasauslassrohr mit Stopfen.

3. Erhitzen Sie das Reagenzglas mit der Mischung in der Flamme einer Spirituslampe.

3. Arbeitsschritt: Qualitative Bestimmung von Wasserstoff.

1. Legen Sie in den oberen Teil des Reagenzglases mit der Mischung ein Stück Watte und geben Sie Kupfersulfat (2) darauf.

4. Arbeitsschritt: Qualitative Bestimmung von Chlor.

1. Entzünden Sie den Kupferdraht in der Flamme einer Alkohollampe, bis eine schwarze Beschichtung darauf erscheint.

2. Führen Sie den abgekühlten Draht in die Prüfsubstanz ein und bringen Sie die Spirituslampe wieder in die Flamme.

Fazit:

1. beachten: Veränderungen bei Kalkwasser, Kupfersulfat (2).

2. Welche Farbe hat die Flamme der Spirituslampe, wenn die Testlösung hinzugefügt wird?

Das Studium der organischen Materie beginnt mit ihrer Isolierung und Reinigung.

1. Niederschlag

Niederschlag- Trennung einer der Verbindungen eines gasförmigen oder flüssigen Stoffgemisches in einen kristallinen oder amorphen Niederschlag. Das Verfahren basiert auf der Änderung der Solvatationsbedingungen.Der Effekt der Solvatation kann stark reduziert werden und ein Feststoff kann durchmehrere Verfahren in seiner reinen Form isoliert werden.

Einer davon ist, dass das Endprodukt (oft als Ziel bezeichnet) in eine salzähnliche Verbindung (einfaches oder komplexes Salz) umgewandelt wird, wenn es nur zur Säure-Base-Wechselwirkung oder Komplexbildung fähig ist. So lassen sich beispielsweise Amine in substituierte Ammoniumsalze überführen:

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

und Carbon-, Sulfon-, Phosphon- und andere Säuren - in Salz durch Einwirkung der entsprechenden Alkalien:

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

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

CH 3 P (OH) 2 O + 2AgOH -> Ag (CH 3 PO 3) 2– + 2H 2 O.

Salze als ionische Verbindungen lösen sich nur in polaren Lösungsmitteln (H 2 O, ROH, RCOOH etc.) Je besser solche Lösungsmittel mit Salzkationen und -anionen Donor-Akzeptor-Wechselwirkungen eingehen, desto größer ist die bei der Solvatation freigesetzte Energie und desto höher die Löslichkeit . In unpolaren Lösungsmitteln wie Kohlenwasserstoffen, Petrolether (Leichtbenzin), CHCl 3 , CCl 4 usw. lösen sich Salze nicht und kristallisieren aus (aussalzen), wenn diese oder ähnliche Lösungsmittel zu einer salzartigen Lösung gegeben werden Verbindungen. Aus Salzen lassen sich die entsprechenden Basen oder Säuren leicht in reiner Form isolieren.

Aldehyde und Ketone nichtaromatischer Natur kristallisieren durch Zugabe von Natriumhydrosulfit aus wässrigen Lösungen in Form schwerlöslicher Verbindungen aus.

Beispielsweise kristallisiert Aceton (CH 3 ) 2 CO aus wässrigen Lösungen mit Natriumhydrosulfit NaHSO 3 in Form eines schwerlöslichen Hydrosulfit-Derivats:

Aldehyde kondensieren leicht mit Hydroxylamin, um ein Wassermolekül freizusetzen:

Die resultierenden Produkte werden aufgerufen Oxime Sie stellen Flüssigkeiten oder Feststoffe dar. Oxime sind von Natur aus schwach sauer, was sich darin äußert, dass der Wasserstoff der Hydroxylgruppe durch ein Metall ersetzt werden kann, und gleichzeitig von schwach basischer Natur, da sich Oxime mit Säuren verbinden und Salze bilden wie Ammoniumsalze.

Beim Kochen mit verdünnten Säuren tritt eine Hydrolyse auf, während der Aldehyd freigesetzt wird und das Hydroxylaminsalz gebildet wird:

So stellt Hydroxylamin ein wichtiges Reagenz dar, das es ermöglicht, Aldehyde in Form von Oximen aus Mischungen mit anderen Stoffen, mit denen Hydroxylamin nicht reagiert, zu isolieren Oxime können auch zur Reinigung von Aldehyden verwendet werden.

Wie Hydroxylamin reagiert Hydrazin H 2 N-NH 2 mit Aldehyden; Da das Hydrazinmolekül jedoch zwei NH 2 -Gruppen enthält, kann es mit zwei Aldehydmolekülen reagieren. das Produkt der Substitution eines Wasserstoffatoms in einem Hydrazinmolekül durch eine Phenylgruppe C 6 H 5:

Die Reaktionsprodukte von Aldehyden mit Phenylhydrazin genannt Phenylhydrazone.Phenylhydrazone sind flüssig und fest, sie kristallisieren gut. Wenn sie mit verdünnten Säuren wie Oximen gekocht werden, hydrolysieren sie, wodurch ein freier Aldehyd und ein Phenylhydrazinsalz gebildet werden:

So kann Phenylhydrazin wie Hydroxylamin zur Isolierung und Reinigung von Aldehyden dienen.

Manchmal wird zu diesem Zweck ein anderes Hydrazinderivat verwendet, bei dem das Wasserstoffatom nicht durch eine Phenylgruppe, sondern durch eine H 2 N-CO-Gruppe ersetzt ist. Ein solches Hydrazinderivat wird NH 2 -NH-CO-NH 2 -Semicarbazid genannt. Die Kondensationsprodukte von Aldehyden mit Semicarbazid werden genannt Semicarbazone:

Ketone kondensieren auch leicht mit Hydroxylamin, um Ketoxime zu bilden:

Mit Phenylhydrazin ergeben Ketone Phenylhydrazone:

und mit Semicarbazid - Semicarbazone:

Daher werden Hydroxylamin, Phenylhydrazin und Semicarbazid zur Isolierung von Ketonen aus Gemischen und zu ihrer Reinigung in gleichem Umfang verwendet wie zur Isolierung und Reinigung von Aldehyden.Natürlich ist es unmöglich, Aldehyde von Ketonen mit diesem Verfahren zu trennen.

Alkine mit endständiger Dreifachbindung wechselwirken mit einer Ammoniaklösung von Ag 2 O und werden beispielsweise in Form von Silberalkiniden isoliert:

2(OH) - + HC=CH -> Ag–C=C–Ag + 4NH 3 + 2H 2 O.

Aus schwerlöslichen Substitutionsprodukten lassen sich die Ausgangs-Aldehyde, -Ketone und -Alkine leicht in reiner Form isolieren.

2. Kristallisation

Kristallisationsmethoden Trennung von Stoffgemischen und Tiefenreinigung von Stoffen beruhen auf der unterschiedlichen Zusammensetzung der Phasen, die bei der partiellen Kristallisation von Schmelze, Lösung, Gasphase entstehen. Ein wichtiges Merkmal dieser Methoden ist der Gleichgewichts- oder thermodynamische Trennfaktor, der dem Verhältnis der Konzentrationen der Komponenten in den Gleichgewichtsphasen - fest und flüssig (oder gasförmig) - entspricht:

wo x und j sind die Molenbrüche der Komponente in der festen bzw. flüssigen (oder gasförmigen) Phase. Wenn ein x<< 1, т.е. разделяемый компонент является примесью, k 0 = x / j. Unter realen Bedingungen wird das Gleichgewicht normalerweise nicht erreicht; der Trenngrad in einer einzigen Kristallisation wird als effektiver Trennfaktor bezeichnet k, was immer weniger ist k 0 .

Es gibt mehrere Kristallisationsmethoden.

Beim Trennen von Gemischen nach dem Verfahren gerichtete Kristallisation der Behälter mit der Ausgangslösung bewegt sich langsam von der Heizzone zur Kühlzone, Kristallisation erfolgt an der Grenze der Zonen, deren Vorderseite sich mit der Geschwindigkeit des Behälters bewegt.

Um Komponenten mit ähnlichen Eigenschaften zu trennen, wird es verwendet Zonenschmelzen In einem länglichen Behälter von Verunreinigungen gereinigte Barren, die sich langsam entlang einer oder mehrerer Heizungen bewegen Der Abschnitt des Barrens in der Heizzone schmilzt und kristallisiert am Austritt daraus erneut Materialien (Ge, Si usw.).

Gegenstromsäulenkristallisation wird in einer Säule hergestellt, in deren oberem Teil sich eine Kühlzone befindet, in der sich Kristalle bilden, und in deren unterem Teil sich eine Heizzone befindet, in der die Kristalle schmelzen. Die Kristalle in der Säule werden durch Schwerkraft oder durch Verwendung bewegt. zum Beispiel eine Schnecke in entgegengesetzter Richtung zur Bewegung der Flüssigkeit Es zeichnet sich durch hohe Produktivität und hohe Ausbeute an gereinigten Produkten aus Es wird bei der Herstellung von reinem Naphthalin, Benzoesäure, Caprolactam, Fettsäurefraktionen usw. verwendet.

Zum Trennen von Gemischen, Trocknen und Reinigen von Stoffen im Feststoff-Gas-System, Sublimation (Sublimation) und Desublimation.

Die Sublimation zeichnet sich durch einen großen Unterschied in den Gleichgewichtsbedingungen verschiedener Substanzen aus, was insbesondere bei der Gewinnung hochreiner Substanzen die Trennung von Mehrkomponentensystemen ermöglicht.

3. Extraktion

Extraktion- ein Trennverfahren, das auf der selektiven Extraktion einer oder mehrerer Komponenten des analysierten Gemisches mit organischen Lösungsmitteln - Extraktionsmitteln - beruht In der Regel versteht man unter Extraktion den Prozess der Verteilung eines gelösten Stoffes zwischen zwei nicht mischbaren flüssigen Phasen, im Allgemeinen jedoch einer der Phasen können fest (Extraktion aus Feststoffen) oder gasförmig sein, daher ist die genauere Bezeichnung des Verfahrens Flüssig-Flüssig-Extraktion oder einfach flüssige Extraktion.Üblicherweise wird in der analytischen Chemie die Extraktion von Stoffen aus einer wässrigen Lösung mit organischen Lösungsmitteln verwendet.

Die Verteilung des Stoffes X zwischen wässriger und organischer Phase unter Gleichgewichtsbedingungen gehorcht dem Verteilungsgleichgewichtsgesetz. Die Konstante dieses Gleichgewichts, ausgedrückt als Verhältnis zwischen den Stoffkonzentrationen in zwei Phasen:

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

bei einer gegebenen Temperatur gibt es einen konstanten Wert, der nur von der Art des Stoffes und der beiden Lösungsmittel abhängt.Diesen Wert nennt man Verteilung konstant.Ungefähr kann sie aus dem Verhältnis der Löslichkeit der Substanz in jedem der Lösungsmittel abgeschätzt werden.

Man bezeichnet die Phase, in die die extrahierbare Komponente nach der Flüssigextraktion übergeht Extrakt; die von dieser Komponente verarmte Phase, raffinieren.

In der Industrie ist die mehrstufige Gegenstromextraktion am gebräuchlichsten.Die erforderliche Anzahl von Trennstufen beträgt normalerweise 5–10, bei schwierigzu trennenden Verbindungen bis zu 50–60.Das Verfahren umfasst eine Reihe typischer und speziellerOperationen.Verunreinigungen und Entfernung der mechanisch eingeschlossenen Stammlösung) und erneute Extraktion d.h. die Rückführung der extrahierten Verbindung in die wässrige Phase zwecks Weiterverarbeitung in einer wässrigen Lösung oder Reextraktionsreinigung Spezielle Operationen sind beispielsweise mit einer Änderung des Oxidationszustandes der abgetrennten Komponenten verbunden.

Einstufige Flüssigextraktion, nur bei sehr hohem Wert der Verteilungskonstante wirksam K werden hauptsächlich für analytische Zwecke verwendet.

Apparate zur Flüssigextraktion - Extraktoren- kann mit kontinuierlichem (Säulen) oder gestuftem (Mixer-Settler) Phasenkontakt vorliegen.

Da es bei der Extraktion notwendig ist, zwei nicht mischbare Flüssigkeiten intensiv zu mischen, werden hauptsächlich folgende Säulentypen verwendet: pulsierend (mit hin- und hergehender Bewegung der Flüssigkeit), vibrierend (mit vibrierendem Plattenpaket), rotierende Scheibe (mit rotierendem Plattenpaket). auf einer gemeinsamen Welle) usw. d.

Jede Stufe des Mixer-Settlers hat eine Misch- und Absetzkammer.Die Mischung kann mechanisch (Mischer) oder pulsierend erfolgen; mehrstufig wird erreicht, indem die erforderliche Anzahl von Sektionen zu einer Kaskade geschaltet werden Sektionen können in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengebaut werden (Kastenextraktoren) Mixer-Settler sind bei Prozessen mit geringer Stufenzahl oder mit sehr großen Flüssigkeitsströmen im Vorteil gegenüber Kolonnen. Zentrifugalapparate sind vielversprechend für die Verarbeitung großer Ströme.

Die Vorteile der Flüssigextraktion sind niedrige Energiekosten (es gibt keine Phasenübergänge, die eine Energiezufuhr von außen erfordern); die Möglichkeit, hochreine Substanzen zu erhalten; vollständige Automatisierung des Prozesses.

Flüssigextraktion wird zum Beispiel verwendet, um leichte aromatische Kohlenwasserstoffe aus Erdöleinsatzmaterialien zu isolieren.

Extraktion eines Stoffes mit einem Lösungsmittel aus der festen Phase Wird häufig in der organischen Chemie verwendet, um natürliche Verbindungen aus biologischen Objekten zu extrahieren: Chlorophyll aus einem grünen Blatt, Koffein aus Kaffee- oder Teemasse, Alkaloide aus Pflanzenmaterialien usw.

4. Destillation und Rektifikation

Destillation und Rektifikation sind die wichtigsten Verfahren zur Trennung und Reinigung von Flüssigkeitsgemischen, basierend auf der unterschiedlichen Zusammensetzung der Flüssigkeit und des daraus entstehenden Dampfes.

Die Verteilung der Gemischkomponenten zwischen Flüssigkeit und Dampf wird durch die relative Flüchtigkeit α bestimmt:

aik= (jich/ xich) : (jk / xk),

wo xich und xk,jich und jk sind die Molenbrüche der Komponenten ich und k jeweils in der Flüssigkeit und dem daraus gebildeten Dampf.

Für eine Lösung bestehend aus zwei Komponenten gilt:

wo x und j sind die Molfraktionen der flüchtigen Komponente in Flüssigkeit bzw. Dampf.

Destillation(Destillation) erfolgt durch teilweises Verdampfen der Flüssigkeit und anschließendes Kondensieren des Brüdens.Als Ergebnis der Destillation ist die destillierte Fraktion Destillat- mit einer leichter flüchtigen (niedrigsiedenden) Komponente angereichert ist und die nicht destillierte Flüssigkeit - Mehrwertsteuerrückstand- weniger flüchtig (hochsiedend) Die Destillation wird einfach genannt, wenn eine Fraktion aus dem Ausgangsgemisch abdestilliert wird, und fraktioniert (fraktioniert), wenn mehrere Fraktionen abdestilliert werden.

Unterscheiden Sie zwischen konventioneller und molekularer Destillation. herkömmliche Destillation werden bei solchen Drücken durchgeführt, wenn die mittlere freie Weglänge der Moleküle um ein Vielfaches geringer ist als der Abstand zwischen den Oberflächen der Flüssigkeitsverdampfung und der Dampfkondensation. Molekulare Destillation bei sehr niedrigem Druck (10 -3 - 10 -4 mm Hg) durchgeführt, wenn der Abstand zwischen den Oberflächen der Flüssigkeitsverdampfung und der Dampfkondensation der freien Weglänge der Moleküle entspricht.

Die herkömmliche Destillation dient der Reinigung von Flüssigkeiten von schwerflüchtigen Verunreinigungen und der Trennung von Mischungen von Komponenten mit stark unterschiedlicher relativer Flüchtigkeit Die Molekulardestillation dient der Trennung und Reinigung von Mischungen schwerflüchtiger und thermisch instabiler Substanzen, beispielsweise bei der Isolierung von Vitaminen Fischöl, Pflanzenöle.

Ist die relative Flüchtigkeit α gering (Leichtsieder), so erfolgt die Auftrennung von Gemischen nach dem Rektifikationsverfahren. Berichtigung- Trennung von Flüssigkeitsgemischen in praktisch reine Bestandteile oder Fraktionen mit unterschiedlichen Siedepunkten. Zur Rektifikation werden üblicherweise Kolonnenapparate verwendet, bei denen ein Teil des Kondensats (Schleim) zur Berieselung in den oberen Teil der Kolonne zurückgeführt wird, wobei ein mehrfacher Kontakt zwischen den Strömungen der flüssigen und dampfförmigen Phase hergestellt wird Gleichrichtungskraft ist die Differenz zwischen den tatsächlichen und Gleichgewichtskonzentrationen der Komponenten in der Dampfphase, entsprechend der gegebenen Zusammensetzung der flüssigen Phase Das Dampf-Flüssigkeitssystem strebt danach, einen Gleichgewichtszustand zu erreichen, wodurch der Dampf bei Kontakt wobei die Flüssigkeit mit flüchtigen (niedrigsiedenden) Bestandteilen angereichert wird und die Flüssigkeit mit schwerflüchtigen (hochsiedenden) Bestandteilen angereichert wird, da sich Flüssigkeit und Dampf bei ausreichender Kolonnenhöhe aufeinander zubewegen (Gegenstrom). in seinem oberen Teil kann fast reine flüchtige Komponente erhalten werden.

Die Rektifikation kann bei Normal- oder erhöhtem Druck sowie unter Vakuumbedingungen durchgeführt werden, bei vermindertem Druck sinkt der Siedepunkt und die relative Flüchtigkeit der Komponenten steigt, was die Bauhöhe der Destillationskolonne verringert und eine Trennung von Gemischen ermöglicht von thermisch instabilen Stoffen.

Destillationsapparate werden nach ihrer Bauart unterteilt in verpackt, schalenförmig und Rotationsfilm.

Die Rektifikation ist in der Industrie weit verbreitet zur Herstellung von Benzin, Kerosin (Ölrektifikation), Sauerstoff und Stickstoff (Niedertemperatur-Luftrektifikation), zur Isolierung und Tiefenreinigung von Einzelstoffen (Ethanol, Benzol etc.).

Da organische Substanzen überwiegend thermisch instabil sind, werden sie in der Regel zur Tiefenreinigung eingesetzt. gepackte Destillationskolonnen, im Vakuum arbeitend.Manchmal werden zur Gewinnung hochreiner organischer Substanzen Drehfilmkolonnen verwendet, die einen sehr geringen hydraulischen Widerstand und eine kurze Verweilzeit des Produkts darin aufweisen.In der Regel wird hier eine Rektifikation durchgeführt ein Vakuum.

Rektifikation ist in der Laborpraxis weit verbreitet zur Tiefenreinigung von Stoffen, wobei zu beachten ist, dass Destillation und Rektifikation gleichzeitig der Bestimmung des Siedepunktes des zu untersuchenden Stoffes dienen und somit die Überprüfung des Reinheitsgrades des letzteren ermöglichen (Konstanz des Siedepunktes) Zu diesem Zweck verwenden sie auch spezielle Geräte - Ebulliometer.

5. Chromatographie

Chromatographie ist eine Methode zur Trennung, Analyse und physikalisch-chemischen Untersuchung von Substanzen. Sie beruht auf der Differenz der Bewegungsgeschwindigkeiten der Konzentrationszonen der untersuchten Komponenten, die sich im Strom der mobilen Phase (Elutionsmittel) entlang der stationären Schicht bewegen, und die untersuchten Verbindungen verteilen sich auf beide Phasen.

Alle vielfältigen Methoden der Chromatographie, die 1903 von M. S. Tsvet initiiert wurden, basieren auf der Adsorption aus einer Gas- oder Flüssigphase an einer festen oder flüssigen Grenzfläche.

In der organischen Chemie werden die folgenden Arten der Chromatographie zum Zwecke der Trennung, Reinigung und Identifizierung von Substanzen weit verbreitet: Säule (Adsorption); Papier (Verteilung), Dünnschicht (auf einer speziellen Platte), Gas, Flüssigkeit und Gas-Flüssigkeit.

Bei diesen Arten der Chromatographie kommen zwei Phasen in Kontakt – eine unbewegliche, die den Analyten adsorbiert und desorbiert, und die andere bewegliche, die als Träger dieser Substanz fungiert.

Üblicherweise ist die stationäre Phase ein Sorbens mit entwickelter Oberfläche; mobile Phase - Gas (Gaschromatographie) oder flüssig (Flüssigkeits-Chromatographie).Der Fluss der mobilen Phase wird durch die Sorbensschicht gefiltert oder bewegt sich entlang dieser Schicht. Gas-Flüssigkeits-Chromatographie die mobile Phase ist ein Gas, und die stationäre Phase ist eine Flüssigkeit, die normalerweise auf einem festen Träger abgeschieden wird.

Die Gelpermeationschromatographie ist eine Variante der Flüssigkeitschromatographie, bei der die stationäre Phase ein Gel ist. (Das Verfahren ermöglicht die Trennung von makromolekularen Verbindungen und Biopolymeren in einem breiten Bereich von Molekulargewichten.) Der Unterschied in der Gleichgewichts- oder kinetischen Verteilung von Komponenten zwischen der mobilen und der stationären Phase ist eine notwendige Bedingung für ihre chromatographische Trennung.

Je nach Zweck des chromatographischen Verfahrens werden analytische und präparative Chromatographie unterschieden. Analytisch soll die qualitative und quantitative Zusammensetzung des untersuchten Gemisches bestimmen.

Die Chromatographie wird normalerweise mit speziellen Instrumenten durchgeführt - Chromatographen, deren Hauptbestandteile die Chromatographiesäule und der Detektor sind. Zum Zeitpunkt der Probeninjektion befindet sich das analysierte Gemisch am Anfang der Chromatographiesäule. Unter der Wirkung des Stroms der mobilen Phase beginnen die Komponenten des Gemischs zu fließen bewegen sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit entlang der Säule und die gut sorbierten Komponenten bewegen sich langsamer entlang der Sorbensschicht Detektor am Ausgang der Säule bestimmt automatisch kontinuierlich die Konzentrationen der getrennten Verbindungen in der mobilen Phase Das Detektorsignal wird normalerweise von aufgezeichnet ein Diagrammschreiber Das resultierende Diagramm wird aufgerufen Chromatogramm.

Präparative Chromatographie umfasst die Entwicklung und Anwendung chromatographischer Methoden und Geräte zur Gewinnung hochreiner Substanzen mit höchstens 0,1 % Verunreinigungen.

Ein Merkmal der präparativen Chromatographie ist die Verwendung von Chromatographiesäulen mit großem Innendurchmesser und speziellen Vorrichtungen zur Isolierung und Sammlung von Komponenten Kilogramm Einzigartige industrielle Vorrichtungen mit Säulen mit einem Durchmesser von 0,5 m wurden geschaffen, um jährlich mehrere Tonnen der Substanz herzustellen.

Die Substanzverluste in präparativen Säulen sind gering, was eine breite Anwendung der präparativen Chromatographie zur Trennung kleiner Mengen komplexer synthetischer und natürlicher Gemische ermöglicht. Präparative Gaschromatographie zur Herstellung von hochreinen Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Carbonsäuren und anderen organischen Verbindungen, einschließlich Chlorverbindungen; flüssig- zur Herstellung von Arzneimitteln, Polymeren mit enger Molekulargewichtsverteilung, Aminosäuren, Proteinen usw.

Einige Studien besagen, dass die Kosten für hochreine Produkte, die durch Chromatographie gewonnen werden, niedriger sind als für solche, die durch Destillation gereinigt werden, weshalb es ratsam ist, die Chromatographie zur Feinreinigung von Substanzen zu verwenden, die zuvor durch Destillation getrennt wurden.

2. Elementare qualitative Analyse

Die qualitative Elementaranalyse ist eine Reihe von Methoden, mit denen Sie feststellen können, aus welchen Elementen eine organische Verbindung besteht. Zur Bestimmung der elementaren Zusammensetzung wird organisches Material zunächst durch Oxidation oder Mineralisation (Fusion mit Alkalimetallen) in anorganische Verbindungen umgewandelt, die dann mit herkömmlichen Analysemethoden untersucht werden.

Die große Leistung von A. L. Lavoisier als analytischer Chemiker war die Schöpfung Elementaranalyse organischer Substanzen(die sogenannte CH-Analyse) Zu dieser Zeit gab es bereits zahlreiche Methoden zur gravimetrischen Analyse anorganischer Substanzen (Metalle, Mineralien usw.), aber man wusste noch nicht, wie man organische Substanzen auf diese Weise analysiert. Die damalige analytische Chemie war eindeutig „auf einem Bein hinkend“; Leider ist der relative Rückstand gegenüber der Analyse organischer Verbindungen und insbesondere der Rückstand gegenüber der Theorie einer solchen Analyse noch heute zu spüren.

A. L. Lavoisier, der sich mit den Problemen der organischen Analyse befasste, zeigte zunächst, dass alle organischen Substanzen Sauerstoff und Wasserstoff enthalten, viele Stickstoff enthalten und einige Schwefel, Phosphor oder andere Elemente enthalten.Nun war es notwendig, universelle Methoden zur quantitativen Bestimmung von zu schaffen diese Elemente, in erster Linie Methoden zur genauen Bestimmung von Kohlenstoff und Wasserstoff Um dieses Ziel zu erreichen, schlug A. L. Lavoisier vor, abgewogene Portionen der Testsubstanz zu verbrennen und die Menge an freigesetztem Kohlendioxid zu bestimmen (Abb. 1). Gleichzeitig stützte er sich auf zwei seiner Beobachtungen: 1) Kohlendioxid entsteht bei der Verbrennung jeglicher organischer Materie; 2) Kohlendioxid ist nicht in den Ausgangsstoffen enthalten, es wird aus Kohlenstoff gebildet, der Bestandteil jeder organischen Substanz ist. Die ersten Analyseobjekte waren flüchtige organische Substanzen – einzelne Verbindungen wie Ethanol.

Reis. 1. A. L. Lavoisiers erstes Gerät zur Analyse von organischen Stoffen

Stoffe durch Verbrennung

Um die Reinheit des Experiments zu gewährleisten, wurde die hohe Temperatur nicht durch irgendeinen Brennstoff, sondern durch eine riesige Linse auf die Probe fokussierte Sonnenstrahlen bereitgestellt, die in einer hermetisch abgeschlossenen Anlage (unter einer Glasglocke) in einem bekannten Verfahren verbrannt wurden Sauerstoffmenge, das freigesetzte Kohlendioxid wurde absorbiert und gewogen, die Wassermasse indirekt bestimmt.

Für die Elementaranalyse schwerflüchtiger Verbindungen schlug A. L. Lavoisier später ausgefeiltere Methoden vor. Bei diesen Verfahren waren Metalloxide, mit denen die verbrannte Probe vorgemischt wurde (z. B. Blei(IV)-oxid), eine der für die Probenoxidation erforderlichen Sauerstoffquellen. Dieser Ansatz wurde später in vielen Methoden der Elementaranalyse organischer Substanzen verwendet und lieferte normalerweise gute Ergebnisse. Die Lavoisier CH-Analysemethoden waren jedoch zu lang und erlaubten außerdem keine ausreichend genaue Bestimmung des Wasserstoffgehalts: Eine direkte Wägung des gebildeten Wassers wurde nicht durchgeführt.

Die Technik der CH-Analyse wurde 1814 durch den großen schwedischen Chemiker Jens Jakob Berzelius verbessert, indem die Probe nicht mehr unter einer Glaskappe, sondern in einem horizontalen, von außen beheizten Rohr, durch das Luft oder Sauerstoff geleitet wurde, verbrannt und mit Salzen versetzt wurde zur Erleichterung des Verbrennungsprozesses in die Probe gegeben Mit festem Calciumchlorid absorbiert und gewogen Der französische Forscher J. Dumas ergänzte diese Technik um die volumetrische Bestimmung des freigesetzten Stickstoffs (CHN-Analyse) Das Lavoisier-Berzelius-Verfahren wurde von J. Liebig, der in dem von ihm erfundenen Kugelabsorber eine quantitative und selektive Absorption von Kohlendioxid erzielte (Abb. 2.).

Reis. 2. Apparat J. Liebig zum Verbrennen organischer Stoffe

Dadurch gelang es, die Komplexität und den Aufwand der CH-Analyse drastisch zu reduzieren und vor allem ihre Genauigkeit zu erhöhen.Damit vollendete Yu.Liebig, ein halbes Jahrhundert nach A.L.Lavoisier, die von ihm begonnene Entwicklung der gravimetrischen Analyse organischer Substanzen Der große französische Naturwissenschaftler Liebig fand in den 1840er Jahren die genaue Zusammensetzung vieler organischer Verbindungen (z. B. Alkaloide) und bewies (gemeinsam mit F. Wöhler) die Existenz von Isomeren.Diese Methoden blieben viele Jahre lang praktisch unverändert , sorgten ihre Genauigkeit und Vielseitigkeit für die rasante Entwicklung der organischen Chemie in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Weitere Verbesserungen auf dem Gebiet der Elementaranalyse organischer Substanzen (Mikroanalytik) traten erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts auf. Die entsprechenden Studien von F. Pregl wurden mit dem Nobelpreis (1923) ausgezeichnet.

Interessanterweise versuchten sowohl A. L. Lavoisier als auch J. Liebig, die Ergebnisse einer quantitativen Analyse jeder einzelnen Substanz durch Gegensynthese derselben Substanz zu bestätigen, wobei sie auf die quantitativen Verhältnisse der Reagenzien während der Synthese achteten. A. L. Lavoisier stellte fest, dass die Chemie im Allgemeinen zwei Möglichkeiten hat, die Zusammensetzung einer Substanz zu bestimmen: Synthese und Analyse, und man sollte sich nicht zufrieden geben, bis beide Methoden zur Verifizierung verwendet werden können. Diese Bemerkung ist besonders wichtig für die Erforschung komplexer organischer Substanzen, deren zuverlässige Identifizierung, die Aufschluss über die Struktur von Verbindungen, heute wie zu Zeiten Lavoisiers eine richtige Kombination analytischer und synthetischer Methoden erfordert.

Nachweis von Kohlenstoff und Wasserstoff.

Das Verfahren basiert auf der Reaktion der Oxidation von organischem Material mit Kupfer(II)-oxid-Pulver.

Als Ergebnis der Oxidation bildet Kohlenstoff, der Bestandteil der analysierten Substanz ist, Kohlenstoff(IV)-oxid und Wasserstoff bildet Wasser. Qualitativ wird Kohlenstoff durch die Bildung eines weißen Niederschlags von Bariumcarbonat während der Wechselwirkung von Kohlenstoff(IV)-oxid mit Barytwasser bestimmt. Wasserstoff wird durch die Bildung von blauem kristallinem Cu804-5H20 nachgewiesen.

Ausführungstechnik.

In Reagenzglas 1 (Abb. 2.1) wird Kupfer(II)-oxid-Pulver bis zu einer Höhe von 10 mm gegeben, die gleiche Menge an organischer Substanz wird hinzugefügt und gründlich gemischt. In den oberen Teil des Reagenzglases 1 wird ein kleiner Wattebausch gegeben, auf den weißes Pulver ohne wässriges Kupfer(II)sulfat in dünner Schicht gegossen wird. Das Reagenzglas 1 wird mit einem Stopfen mit einem Gasauslassrohr 2 so verschlossen, dass eines seiner Enden die Watte fast berührt, und das andere Ende wird in ein Reagenzglas 3 mit 1 ml Barytwasser getaucht. Vorsichtig in der Flamme des Brenners zuerst die oberste Schicht der Stoffmischung mit Kupfer(II)-oxid erhitzen, dann die untere

Reis. 3 Entdeckung von Kohlenstoff und Wasserstoff

In Gegenwart von Kohlenstoff wird eine Trübung des Barytwassers aufgrund der Bildung eines Niederschlags von Bariumcarbonat beobachtet. Nach dem Auftreten eines Niederschlags wird Rohr 3 entfernt und Rohr 1 weiter erhitzt, bis Wasserdampf ohne wässriges Kupfer(II)-sulfat erreicht wird. In Gegenwart von Wasser wird aufgrund der Bildung von kristallinem Hydrat CuSO4 * 5H2O eine Farbänderung von Kupfer (II) -sulfatkristallen beobachtet

Nachweis von Halogenen. Test von Beilitein.

Das Verfahren zum Nachweis von Chlor-, Brom- und Jodatomen in organischen Verbindungen beruht auf der Fähigkeit von Kupfer(II)oxid, halogenhaltige organische Verbindungen bei hohen Temperaturen unter Bildung von Kupfer(II)halogeniden zu zersetzen.

Die analysierte Probe wird auf das Ende eines vorkalzinierten Kupferdrahtes aufgebracht und in einer nicht leuchtenden Brennerflamme erhitzt.Wenn Halogene in der Probe vorhanden sind, werden die entstehenden Kupfer(II)-Halogenide zu Kupfer(I)-Halogeniden reduziert, die , verdampfen, färben die Flamme blaugrün (CuCl, CuBr) oder grün (OD) Farbe Organofluorverbindungen färben die Flamme nicht Kupfer(I)-Fluorid ist nicht flüchtig Die Reaktion ist dadurch nicht selektiv Nitrile, Harnstoff, Thioharnstoff, einzelne Pyridinderivate, Carbonsäuren, Acetylaceton etc. stören die Bestimmung Alkali- und Erdalkaliflammen werden durch einen Blaulichtfilter betrachtet.

Stickstofferkennung, Schwefel und Halogene. "Test von Lassen"

Das Verfahren basiert auf der Verschmelzung von organischem Material mit metallischem Natrium. Beim Schmelzen geht Stickstoff in Natriumcyanid über, Schwefel in Natriumsulfid, Chlor, Brom, Jod in die entsprechenden Natriumhalogenide.

Fusionstechnik.

A. Feststoffe.

Mehrere Körner der Testsubstanz (5-10 mg) werden in ein trockenes (Achtung!) feuerfestes Reagenzglas gegeben und ein kleines Stück (so groß wie ein Reiskorn) metallisches Natrium hinzugefügt. Die Mischung wird vorsichtig in einer Brennerflamme erhitzt, wobei das Reagenzglas gleichmäßig erhitzt wird, bis eine homogene Legierung entsteht. Es ist darauf zu achten, dass Natrium mit dem Stoff schmilzt. Beim Schmelzen kommt es zur Zersetzung der Substanz. Das Schmelzen wird oft von einem kleinen Natriumblitz und einer Schwärzung des Inhalts des Reagenzglases durch die resultierenden Kohlepartikel begleitet. Das Reagenzglas wird auf Raumtemperatur gekühlt und 5–6 Tropfen Ethylalkohol werden zugegeben, um restliches metallisches Natrium zu entfernen. Nachdem sichergestellt ist, dass der Natriumrückstand reagiert hat (das Zischen hört auf, wenn ein Tropfen Alkohol hinzugefügt wird), werden 1-1,5 ml Wasser in das Reagenzglas gegossen und die Lösung zum Sieden erhitzt. Die Wasser-Alkohol-Lösung wird filtriert und zum Nachweis von Schwefel, Stickstoff und Halogenen verwendet.

B. flüssige Stoffe.

Ein feuerfestes Reagenzglas wird senkrecht auf einem Asbestgitter befestigt. Metallisches Natrium wird in das Reagenzglas gegeben und erhitzt, bis es geschmolzen ist. Wenn Natriumdampf auftritt, wird die Prüfsubstanz tropfenweise eingeführt. Die Erwärmung wird erhöht, nachdem die Substanz verkohlt ist.

B. leicht flüchtige und sublimierende Substanzen.

Eine Mischung aus Natrium und der Prüfsubstanz wird mit einer ca. 1 cm dicken Schicht aus Atemkalk überzogen und anschließend der obigen Analyse unterzogen.

Stickstofferkennung. Stickstoff wird qualitativ durch die Bildung von Berliner Blau (Blaufärbung) nachgewiesen.

Bestimmungsmethode. 5 Tropfen des nach Schmelzen der Substanz mit Natrium erhaltenen Filtrats werden in ein Reagenzglas gegeben und 1 Tropfen einer alkoholischen Lösung von Phenolphthalein wird hinzugefügt. Das Erscheinen einer purpurroten Farbe weist auf eine alkalische Umgebung hin (wenn die Farbe nicht erscheint, geben Sie 1-2 Tropfen einer 5% igen wässrigen Natriumhydroxidlösung in das Reagenzglas) mit der anschließenden Zugabe von 1-2 Tropfen B. einer 10%igen wässrigen Lösung von Eisen(II)sulfat, meist mit einer Beimischung von Eisen(III)sulfat, bildet sich ein schmutziggrüner Niederschlag Pipettieren Sie 1 Tropfen einer trüben Flüssigkeit aus einem Reagenzglas auf ein Stück Filterpapier der Tropfen wird vom Papier absorbiert, 1 Tropfen einer 5%igen Salzsäurelösung wird darauf aufgetragen, Stickstoff, ein blauer Fleck Preußischblau erscheint.

Schwefelerkennung.

Schwefel wird qualitativ durch die Bildung eines dunkelbraunen Niederschlags von Blei (II) -sulfid sowie eines rotvioletten Komplexes mit einer Lösung von Natriumnitroprussid nachgewiesen.

Bestimmungsmethode. Gegenüberliegende Ecken eines 3 x 3 cm großen Filterpapiers werden mit einem Filtrat befeuchtet, das durch Schmelzen der Substanz mit metallischem Natrium erhalten wird (Abb. 4).

Reis. 4. Durchführung eines Seu-Tests auf einem quadratischen Blatt Papier.

Auf eine der nassen Stellen, die sich 3-4 mm von ihrem Rand zurückzieht, wird ein Tropfen einer 1% igen Lösung von Blei (II) -acetat aufgetragen.

An der Kontaktgrenze tritt durch die Bildung von Blei(II)-sulfid eine dunkelbraune Färbung auf.

Ein Tropfen Natriumnitroprussid-Lösung wird auf die Grenze eines anderen Flecks aufgetragen.Am Rand der "Lecks" erscheint eine intensive rotviolette Farbe, die sich allmählich ändert.

Nachweis von Schwefel und Stickstoff in gemeinsamer Anwesenheit.

Bei einer Reihe von stickstoff- und schwefelhaltigen organischen Verbindungen stört die Anwesenheit von Schwefel die Stickstofföffnung.Hier wird eine leicht modifizierte Methode zur Bestimmung von Stickstoff und Schwefel verwendet, die darauf basiert, dass es sich um eine wässrige Lösung handelt, die Natriumsulfid enthält und Natriumcyanid auf Filterpapier aufgetragen wird, verteilt sich letzteres entlang der Peripherie der nassen Stelle.Diese Technik erfordert gewisse Fähigkeiten, was ihre Anwendung erschwert.

Bestimmungsmethode. Das Filtrat wird tropfenweise auf die Mitte des 3 x 3 cm großen Filterpapiers aufgetragen, bis ein farbloser nasser Fleck mit einem Durchmesser von etwa 2 cm entsteht.

Reis. 5. Nachweis von Schwefel und Stickstoff in gemeinsamer Anwesenheit 1 - ein Tropfen einer Eisen(II)sulfatlösung 2 - ein Tropfen einer Bleiacetatlösung; 3 - Tropfen Natriumnitroprussidlösung

1 Tropfen einer 5% igen Eisen(II)sulfatlösung wird auf die Mitte des Flecks aufgetragen (Abb. 5) Nachdem der Tropfen absorbiert wurde, wird 1 Tropfen einer 5% igen Salzsäurelösung auf die Mitte aufgetragen Bei Vorhandensein von Stickstoff erscheint ein blauer Preußischblauer Fleck.Dann wird 1 Tropfen einer 1% igen Lösung von Blei(II)-Acetat entlang der Peripherie des feuchten Flecks aufgetragen und 1 Tropfen Natriumnitroprussidlösung wird auf die gegenüberliegende Seite aufgetragen Seite des Flecks, im zweiten Fall ein Fleck von rotvioletter Farbe.Die Reaktionsgleichungen sind oben angegeben.

Das Fluorion wird durch Verfärbung oder Gelbfärbung von Alizarinzirkonium-Indikatorpapier nach Ansäuern des Lassen-Tests mit Essigsäure nachgewiesen.

Nachweis von Halogenen mit Silbernitrat. Halogene werden in Form von Halogenidionen durch Bildung von flockigen Niederschlägen von Silberhalogeniden verschiedener Farben gefunden: Silberchlorid ist ein weißer Niederschlag, der im Licht dunkler wird; Silberbromid - blassgelb; Silberjodid - ein Niederschlag von intensiv gelber Farbe.

Bestimmungsmethode. Zu 5-6 Tropfen des nach dem Schmelzen der organischen Substanz mit Natrium erhaltenen Filtrats werden 2-3 Tropfen verdünnte Salpetersäure hinzugefügt.Wenn die Substanz Schwefel und Stickstoff enthält, wird die Lösung 1-2 Minuten lang gekocht, um Schwefelwasserstoff und Blausäure zu entfernen Säure, die die Bestimmung von Halogenen stört.Fügen Sie dann 1-2 Tropfen einer 1% igen Silbernitratlösung hinzu.Das Auftreten eines weißen Niederschlags zeigt das Vorhandensein von Chlor, hellgelb - Brom, gelb - Jod an.

Ist abzuklären, ob Brom oder Jod vorhanden ist, müssen folgende Reaktionen durchgeführt werden:

1. Zu 3-5 Tropfen des nach dem Schmelzen der Substanz mit Natrium erhaltenen Filtrats 1-2 Tropfen verdünnte Schwefelsäure, 1 Tropfen einer 5% igen Lösung von Natriumnitrit oder einer 1% igen Lösung von Eisen (III) -chlorid hinzufügen und 1 ml Chloroform.

Beim Schütteln in Gegenwart von Jod färbt sich die Chloroformschicht violett.

2. Zu 3-5 Tropfen des nach dem Schmelzen der Substanz mit Natrium erhaltenen Filtrats 2-3 Tropfen verdünnte Salzsäure, 1-2 Tropfen einer 5% igen Chloraminlösung und 1 ml Chloroform hinzufügen.

In Gegenwart von Brom verfärbt sich die Chloroformschicht gelbbraun.

B. Entdeckung von Halogenen nach der Methode von Stepanov. Sie beruht auf der Überführung eines kovalent gebundenen Halogens in einer organischen Verbindung in einen ionischen Zustand durch Einwirkung von metallischem Natrium in einer alkoholischen Lösung.

Phosphor-Erkennung. Eine der Methoden zum Nachweis von Phosphor basiert auf der Oxidation von organischem Material mit Magnesiumoxid: Organisch gebundener Phosphor wird in ein Phosphation umgewandelt, das dann durch Reaktion mit Molybdänflüssigkeit nachgewiesen wird.

Bestimmungsmethode. Einige Körner der Substanz (5-10 mg) werden mit der doppelten Menge Magnesiumoxid vermischt und in einem Porzellantiegel zunächst unter mäßiger, dann unter starker Erwärmung verascht und nach dem Abkühlen in konzentrierter Salpetersäure, 0,5 ml, gelöst der resultierenden Lösung wird in ein Reagenzglas überführt, 0,5 ml Molybdänflüssigkeit zugegeben und erhitzt.

Das Auftreten eines gelben Niederschlags von Ammoniumphosphomolybdat weist auf das Vorhandensein von Phosphor in der organischen Substanz hin.

3. Qualitative Analyse nach Funktionsgruppen

Basierend auf selektiven Reaktionen funktioneller Gruppen (siehe Präsentation zum Thema).

In diesem Fall werden selektive Reaktionen der Fällung, Komplexbildung, Zersetzung unter Freisetzung charakteristischer Reaktionsprodukte und andere verwendet. Beispiele für solche Reaktionen werden in der Präsentation vorgestellt.

Interessanterweise kann die Bildung organischer Verbindungen, die als organische analytische Reagenzien bekannt sind, für den Massennachweis und die Identifizierung verwendet werden. Beispielsweise interagieren Analoga von Dimethylglyoxim mit Nickel und Palladium und Nitroso-Naphthole und Nitrosophenole mit Kobalt, Eisen und Palladium. Diese Reaktionen können zum Nachweis und zur Identifizierung verwendet werden (siehe Präsentation zum Thema).

4. Identifizierung.

Bestimmung des Reinheitsgrades organischer Substanzen

Die gebräuchlichste Methode zur Bestimmung der Reinheit eines Stoffes ist die Messung Siedepunkt während der Destillation und Rektifikation, die am häufigsten zur Reinigung organischer Substanzen verwendet wird.Dazu wird die Flüssigkeit in einen Destillationskolben (ein Rundkolben mit einem am Hals angelöteten Abflussrohr) gegeben, der mit einem Stopfen mit einem Thermometer verschlossen ist darin eingesetzt und an einen Kühlschrank angeschlossen.Die Thermometerkugel sollte etwas höher liegende Löcher im Seitenrohr sein, durch die Dampf entweicht.Die Thermometerkugel, die in den Dampf einer siedenden Flüssigkeit eingetaucht ist, nimmt die Temperatur dieses Dampfes an, der kann auf der Thermometerskala ablesen Mit einem Aneroidbarometer den atmosphärischen Druck feststellen und ggf. korrigieren Wird ein chemisch reines Produkt destilliert, bleibt der Siedepunkt während der gesamten Destillationszeit konstant Wird ein verunreinigter Stoff destilliert, die Temperatur während der Destillation steigt, je mehr Leichtsieder entfernt wird Durcheinander.

Eine weitere gängige Methode zur Bestimmung des Reinheitsgrades einer Substanz ist die Bestimmung Schmelzpunkt.Dazu wird eine kleine Menge der Prüfsubstanz in ein einseitig verschlossenes Kapillarröhrchen gegeben, das so am Thermometer befestigt wird, dass sich die Substanz auf gleicher Höhe mit der Thermometerkugel befindet man taucht ihn mit dem Stoff in eine hochsiedende Flüssigkeit, zum Beispiel Glyzerin, und erhitzt langsam bei schwacher Hitze, wobei man den Stoff und den Temperaturanstieg beobachtet.Wenn der Stoff rein ist, ist der Moment des Schmelzens leicht zu bemerken, weil der Substanz schmilzt scharf und der Inhalt des Röhrchens wird sofort durchsichtig Notieren Sie in diesem Moment die Thermometeranzeige Kontaminierte Substanzen schmelzen normalerweise bei einer niedrigeren Temperatur und über einen weiten Bereich.

Um den Reinheitsgrad eines Stoffes zu kontrollieren, kann man ihn messen Dichte.Um die Dichte von Flüssigkeiten oder Feststoffen zu bestimmen, werden sie am häufigsten verwendet Pyknometer.Letzteres ist in seiner einfachsten Form ein Kolben, der mit einem Schliffstopfen mit einer dünnen inneren Kapillare ausgestattet ist, deren Vorhandensein zu einer genaueren Einhaltung der Volumenkonstanz beim Füllen des Pyknometers beiträgt Kapillare, wird durch Wiegen mit Wasser gefunden.

Die pyknometrische Bestimmung der Dichte einer Flüssigkeit reduziert sich auf das einfache Wiegen in einem Pyknometer.Wenn man die Masse und das Volumen kennt, ist es einfach, die gewünschte Dichte der Flüssigkeit zu finden. - oder einer anderen Flüssigkeit mit bekannter Dichte, die nicht mit der wechselwirkt untersuchte Substanz) und erneut gewogen. Die Differenz zwischen beiden Wägungen ermöglicht es Ihnen, das Volumen des Teils des Pyknometers zu bestimmen, der nicht mit der Substanz gefüllt ist, und dann das Volumen der zu Forschungszwecken entnommenen Substanz. Wenn Sie Masse und Volumen kennen, ist dies der Fall leicht die gewünschte Dichte der Substanz zu finden.

Sehr oft, um den Reinheitsgrad von organischen Stoffen zu beurteilen, messen Brechungsindex. Der Brechungsindexwert wird üblicherweise für die gelbe Linie im Spektrum von Natrium mit einer Wellenlänge angegeben D= 589,3 nm (Linie D).

Der Brechungsindex wird üblicherweise mit bestimmt Refraktometer.Der Vorteil dieser Methode zur Bestimmung des Reinheitsgrades organischer Stoffe besteht darin, dass zur Messung des Brechungsindex nur wenige Tropfen der Testverbindung benötigt werden.Dieses Handbuch stellt die betrachteten physikalischen Eigenschaften der wichtigsten organischen Substanzen dar. Wir weisen auch darauf hin dass die universelle Methode zur Bestimmung des Reinheitsgrades organischer Stoffe ist Chromatographie.Diese Methode erlaubt nicht nur zu zeigen, wie rein ein bestimmter Stoff ist, sondern auch anzugeben, welche spezifischen Verunreinigungen und in welcher Menge er enthält.