"Kemia. Luokka 10". O.S. Gabrielyan (gdz)

Orgaanisten yhdisteiden kvalitatiivinen analyysi | Hiilen, vedyn ja halogeenien havaitseminen

Kokemus 1. Hiilen ja vedyn havaitseminen orgaanisesta yhdisteestä.
Työehdot:
Laite koottiin kuvan mukaisesti. 44 oppikirjaa. Kaada koeputkeen ripaus sokeria ja vähän kuparioksidia (II) CuO. He laittoivat pienen pumpulipuikon koeputkeen, jonnekin kahden kolmasosan tasolle, ja sitten kaadettiin vähän vedetöntä kuparisulfaattia CuSO 4 . Koeputki suljettiin kaasunpoistoputkella varustetulla korkilla siten, että sen alapää laskettiin toiseen koeputkeen, johon oli aiemmin kaadettu kalsiumhydroksidia Ca(OH)2. Kuumennettiin koeputkea polttimen liekissä. Tarkkailemme kaasukuplien vapautumista putkesta, kalkkiveden sameutta ja valkoisen CuSO 4 -jauheen sinistävyyttä.
C12H22O11 + 24CuO → 12CO2 + 11H20 + 24Cu
Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O
CuSO 4 + 5H 2O → CuSO 4. 5H2O
Johtopäätös: Alkuaine sisältää hiiltä ja vetyä, koska hiilidioksidia ja vettä saatiin hapettumisen seurauksena, eivätkä ne sisältyneet CuO-hapettimeen.

Kokemus 2. Halogeenien havaitseminen
Työehdot:
He ottivat kuparilangan, joka oli taivutettu päästä silmukalla pihdeillä ja kalsinoivat sitä liekissä, kunnes muodostui musta kuparioksidin (II) CuO pinnoite. Sitten jäähdytetty lanka kastettiin kloroformiliuokseen ja tuotiin jälleen polttimen liekkiin. Tarkkailemme liekin värjäytymistä sinivihreänä, koska kuparisuolat värjäävät liekin.
5CuO + 2CHCl 3 \u003d 3CuCl 2 + 2CO 2 + H 2O + 2Cu

Orgaanisten yhdisteiden analyysin ominaisuudet:

• - Reaktiot orgaanisten aineiden kanssa etenevät hitaasti, jolloin muodostuu välituotteita.
• - Orgaaniset aineet ovat lämpölabiileja, hiiltyvät kuumennettaessa.

Orgaanisten lääkeaineiden farmaseuttinen analyysi perustuu toiminnallisen ja alkuaineanalyysin periaatteisiin.

Funktionaalinen analyysi - analyysi funktionaalisten ryhmien mukaan, ts. atomit, atomiryhmät tai reaktiokeskukset, jotka määräävät lääkkeiden fysikaaliset, kemialliset tai farmakologiset ominaisuudet.

Alkuaineanalyysillä testataan molekyylissä rikkiä, typpeä, fosforia, halogeeneja, arseenia ja metalleja sisältävien orgaanisten lääkeaineiden aitoutta. Näiden alkuaineiden atomit löytyvät organoelementtilääkeyhdisteistä ionisoimattomana, välttämätön edellytys niiden aitouden testaamiselle on alustava mineralisaatio.

Se voi olla nestemäisiä, kiinteitä ja kaasumaisia ​​aineita. Kaasumaisilla ja nestemäisillä yhdisteillä on pääasiassa narkoottinen vaikutus. F - Cl - Br - I vaikutus heikkenee. Jodijohdannaisilla on pääasiassa antiseptinen vaikutus. Viestintä C-F; C-I; C-Br; C-Cl on kovalenttinen, joten farmaseuttisessa analyysissä ionireaktioita käytetään aineen mineralisoinnin jälkeen.

Hiilivetyjen nestemäisten halogeenijohdannaisten valmisteiden aitous määritetään fysikaalisten vakioiden (kiehumispiste, tiheys, liukoisuus) ja halogeenin läsnäolon perusteella. Objektiivisin on menetelmä lääkkeen ja standardinäytteiden IR-spektrien identiteetin toteamiseksi.

Halogeenien läsnäolon osoittamiseksi molekyylissä käytetään Beilstein-testiä ja erilaisia ​​mineralisaatiomenetelmiä.

Taulukko 1. Halogenoitujen yhdisteiden ominaisuudet

Chloroethyl Aethylii cloridum (INN Etyylikloridi)	Fluorotaani 1,1,1-trifluori-2kloori-2-bromietaani (INN Halothane)	Bromokamferi 3-bromi-1,7,7,trimetyylibisykloheptanoni-2
Neste on läpinäkyvää, väritöntä, helposti haihtuvaa, omituisen hajuinen, tuskin veteen liukeneva, sekoittuu alkoholin ja eetterin kanssa missä tahansa suhteessa.	Väritön neste, läpinäkyvä, raskas, haihtuva, ominainen haju, liukenee heikosti veteen, sekoittuu alkoholin, eetterin, kloroformin kanssa.	Valkoinen kiteinen jauhe tai värittömiä kiteitä, haju ja maku, liukenee erittäin huonosti veteen, liukenee helposti alkoholiin ja kloroformiin.
Bilignostum pro injectionibus Bilignost Bis-(2,4,6-trijodi-3-karboksianilidi)adipiinihappo	Bromisoval 2-bromi-isovalerianiili-urea
Valkoinen kiteinen jauhe, hieman karvas maku, käytännössä liukenematon veteen, alkoholiin, kloroformiin.	Valkoinen kiteinen jauhe tai värittömiä kiteitä, joilla on lievä spesifinen haju, liukenee heikosti veteen, liukenee alkoholiin.

Beilsteinin testi

Halogeenin läsnäolo todistetaan kalsinoimalla aine kiinteässä tilassa kuparilangalla. Halogeenien läsnä ollessa muodostuu kuparihalogenideja, jotka värjäävät liekin vihreäksi tai sinivihreäksi.

Orgaanisen molekyylin halogeenit ovat sitoutuneet kovalenttisella sidoksella, jonka lujuusaste riippuu halogeenijohdannaisen kemiallisesta rakenteesta, joten halogeenin eliminoimiseksi tarvitaan erilaisia ​​olosuhteita sen siirtämiseksi ionisoituneeseen tilaan. Tuloksena olevat halogenidi-ionit havaitaan tavanomaisilla analyyttisillä reaktioilla.

kloorietyyli

· Mineralisointimenetelmä - keittäminen alkalialkoholiliuoksella (alhaisen kiehumispisteen vuoksi määritys suoritetaan palautusjäähdyttimellä).

CH3CH2Cl + KOH c KCl + C2H5OH

Tuloksena oleva kloridi-ioni havaitaan hopeanitraattiliuoksella valkoisen juoksevan sakan muodostuksella.

Cl- + AgNO 3 > AgCl + NO 3 -

Fluorotaani

Mineralisointimenetelmä - fuusio metallisen natriumin kanssa

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

Syntyneet kloridi- ja bromidi-ionit havaitaan hopeanitraattiliuoksella muodostamalla valkoisia juustomaisia ​​ja kellertäviä saostumia.

Fluoridi-ioni todistetaan reaktioilla:

• - reaktio alitariinipunaisen liuoksen ja zirkoniumnitraattiliuoksen kanssa, F-punaisen läsnäollessa väri muuttuu vaaleankeltaiseksi;
• - vuorovaikutus liukoisten kalsiumsuolojen kanssa (valkoinen kalsiumfluoridisakka);
• - rautatiosyanaatin (punainen) värinpoistoreaktio.
• Lisättynä ftorotaanikons. H2SO4, lääkeaine on pohjakerroksessa.

Bromisoval

Mineralisointimenetelmä - keittäminen alkalilla (emäksinen hydrolyysi vesiliuoksessa), ammoniakin haju ilmestyy:

· Lämmitys kons. rikkihappo - isovalerihapon haju

Bromokamferi

Mineralisointimenetelmä pelkistävällä mineralisaatiomenetelmällä (metallisella sinkillä emäksisessä väliaineessa)

Bromidi-ioni määritetään reaktiolla kloramiini B:n kanssa.

Bilignost

• · Mineralisointimenetelmä - lämmitys väkevällä rikkihapolla: molekyylijodin violettien höyryjen esiintyminen havaitaan.
• · IR-spektroskopia - Lääkkeen 0,001-prosenttisella liuoksella 0,1 N natriumhydroksidiliuoksessa alueella 220-300 nm on absorptiomaksimi kohdassa l=236 nm.

jodoformi

• Mineralisointimenetelmät:
  • 1) pyrolyysi kuivassa koeputkessa, vapautuu violetteja jodihöyryjä
  • 4CHI 3 + 5O 2 > 6I 2 + 4CO 2 + 2H 2 O
  • 2) lämmitys kons. rikkihappo
  • 2CHI 3 + H 2 SO 4 > 3I 2 + 2CO 2 + 2H 2 O + SO 3

Hyvä laatu (halogenoitujen hiilivetyjen puhtaus).

Kloretyylin ja halotaanin hyvä laatu tarkistetaan määrittämällä happamuus tai emäksisyys, stabilointiaineiden puuttuminen tai hyväksyttävä pitoisuus (tymoli halotaanissa - 0,01 %), vieraat orgaaniset epäpuhtaudet, vapaan kloorin epäpuhtaudet (bromi halotaanissa), kloridit, bromidit, ei - haihtuva jäännös.

• 1) Kloorietyyli: 1. Määritä kiehumispiste ja tiheys,
• 2. Etyylialkoholin luvaton sekoitus (jodoformin muodostumisreaktio)
• 2) Bilignost: 1. Kuumennus kH 2 SO 4:lla ja violettien höyryjen muodostuminen I 2
• 2. IR-spektroskopia
• 3) Fluorotaani: 1. IR-spektroskopia
• 2. t kiehuva; tiheys; taitekerroin
• 3. ei saa olla epäpuhtauksia Cl- ja Br-

Kloretyyli-GF:n kvantitatiivista määritystä ei toimiteta, mutta se voidaan suorittaa argentometria- tai elohopeamenetelmällä.

Kvantitatiivinen määritysmenetelmä - käänteinen argentometrinen titraus Folhardin mukaan mineralisaation jälkeen (katso reaktio aitouden määritelmästä).

1. Reaktio ennen titrausta:

lääkeaineiden kloorietyylititraus

NaBr + AgNO 3 > AgBrv + NaNO 3

2. Titrausreaktio:

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

• 3. Vastaavuuspisteessä:
• 3NH4SCN + Fe (NH4) (SO 4) 2>

Kvantitatiivinen menetelmä - argentometrinen Kolthoff-titraus mineralisaation jälkeen (reaktiot katso tunniste).

• 1. Reaktio ennen titrausta:
• 3NH 4 SCN + Fe (NH 4) (SO 4) 2 > Fe (SCN) 3 + 2 (NH 4) 2 SO 4

tarkka määrä ruskeanpunaista

2. Titrausreaktio:

NaBr + AgNO 3 > AgBrv + NaNO 3

3. Vastaavuuspisteessä:

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

valkaisu

Bilignost

Kvantitatiivinen määritysmenetelmä on epäsuora jodometria bilignostin oksidatiivisen pilkkoutumisen jälkeen jodaatiksi, kun sitä kuumennetaan kaliumpermanganaattiliuoksen kanssa happamassa väliaineessa, ylimääräinen kaliumpermanganaatti poistetaan natriumnitraatilla ja seokseen lisätään urealiuosta ylimääräisen poistamiseksi. typpihappo.

Titrausaine on 0,1 mol/l natriumtitsulfaattiliuosta, indikaattori on tärkkelys, ekvivalenssipisteessä havaitaan tärkkelyksen sinisen värin häviämistä.

Reaktiokaavio:

t; KMnO4 + H2SO4

RI 6 > 12 IO 3 -

Korvaavan aineen eristysreaktio:

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

Titrausreaktio:

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

jodoformi

Kvantitatiivinen määritysmenetelmä on käänteinen argentometrinen titraus Folgardin mukaan mineralisoinnin jälkeen.

Mineralisointi:

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

Titrausreaktio:

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

Vastaavuuspisteessä:

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

Varastointi

Kloorietyyli ampulleissa viileässä, pimeässä paikassa, halotaani ja biggnost oransseissa lasipulloissa kuivassa, viileässä, pimeässä paikassa. Bromokamferi säilytetään oransseissa lasipulloissa viileässä ja kuivassa paikassa.

Paikallispuudutuksessa käytetään kloorietyyliä, anestesiassa halotaania. Bromokamporia käytetään rauhoittavana lääkkeenä (joskus laktaation pysäyttämiseen). Bromisoval on hypnoottinen lääke, bilignostia käytetään säteilyä läpäisemättömänä aineena liuoksessa olevien suolojen seoksena.

Kirjallisuus

• 1. Neuvostoliiton valtion farmakopea / Neuvostoliiton terveysministeriö. - X toim. - M.: Lääketiede, 1968. - S. 78, 134, 141, 143, 186, 373.537
• 2. Neuvostoliiton valtion farmakopea -numero. 1. Yleiset analyysimenetelmät. Lääkekasvimateriaalit / Neuvostoliiton terveysministeriö. - 11. painos, lisäys. - M.: Medicine, 1989. - S. 165-180, 194-199
• 3. Luentomateriaali.
• 4. Farmaseuttinen kemia. Klo 2: oppikirja / V. G. Belikov - 4. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä - M.: MEDpress-inform, 2007. - S. 178-179, 329-332
• 5. Opas farmaseuttisen kemian laboratoriotutkimuksiin. Toimittaja A.P. Arzamastsev, s. 152-156.

Liite 1

Farmakopean artikkelit

Bilignost

Bis-(2,4,6-trijodi-3-karboksianilidi)adipiinihappo

C20H14I6N2O6 M. c. 1139,8

Kuvaus. Valkoinen tai lähes valkoinen hieno kiteinen jauhe, jolla on hieman kitkerä maku.

Liukoisuus. Käytännössä liukenematon veteen, 95 % alkoholiin, eetteriin ja kloroformiin, liukenee helposti emäksisten emästen ja ammoniakin liuoksiin.

Aitous. 0,001 % lääkkeen liuos 0,1 N:ssa. Natriumhydroksidiliuoksella alueella 220-300 nm on absorptiomaksimi aallonpituudella noin 236 nm.

Kun 0,1 g lääkettä kuumennetaan 1 ml:lla väkevää rikkihappoa, vapautuu violetteja jodihöyryjä.

Liuoksen väri. 2 g lääkettä liuotetaan 4 ml:aan 1 N. natriumhydroksidiliuos, suodatetaan ja pestään suodatin vedellä, jolloin saadaan 10 ml suodosta. Saadun liuoksen väri ei saa olla voimakkaampi kuin standardi nro 4b tai nro 4c.

Vetyperoksiditesti. 1 ml:aan saatua liuosta lisätään 1 ml vetyperoksidia; sameus ei saa ilmaantua 10-15 minuutin kuluessa.

Yhdisteet, joissa on avoin aminoryhmä. 1 g lääkettä ravistellaan 10 ml:n kanssa jääetikkaa ja suodatetaan. 5 ml:aan kirkasta suodosta lisätään 3 tippaa 0,1 mol natriumnitriittiliuosta. 5 minuutin kuluttua ilmestyvän värin ei pitäisi olla voimakkaampi kuin standardi nro 2g.

Happamuus. 0,2 g lääkettä ravistellaan 1 minuutin ajan kiehuvan veden kanssa (4 kertaa 2 ml) ja suodatetaan, kunnes saadaan kirkas suodos. Titraa yhdistetyt suodokset! 0,05 n. natriumhydroksidiliuos (indikaattori - fenolftaleiini). Titrausta varten ei saa käyttää enempää kuin 0,1 ml 0,05 N. natriumhydroksidiliuos.

Kloridit. 2 g lääkettä ravistellaan 20 ml:n kanssa vettä ja suodatetaan, kunnes saadaan kirkas suodos. 5 ml:n suodosta, joka on valmistettu 10 ml:ksi vedellä, on läpäistävä kloriditesti (enintään 0,004 % formulaatiossa).

Fosfori. 1 g lääkettä laitetaan upokkaaseen ja tuhkataan, kunnes saadaan valkoinen jäännös. Jäännökseen lisätään 5 ml laimennettua typpihappoa ja haihdutetaan kuiviin, minkä jälkeen upokkaassa oleva jäännös sekoitetaan hyvin 2 ml:n kanssa kuumaa vettä ja suodatetaan koeputkeen pienen suodattimen läpi. Upokas ja suodatin pestään 1 ml:lla kuumaa vettä, keräten suodos samaan koeputkeen, sitten lisätään 3 ml ammoniummolybdaattiliuosta ja jätetään 15 minuutiksi hauteeseen, jonka lämpötila on 38-40 °C. testiliuos voi olla väriltään kellertävää, mutta sen tulee pysyä läpinäkyvänä (enintään 0,0001 % valmisteessa).

Jodimonokloridi. 0,2 g lääkettä ravistellaan 20 ml:n kanssa vettä ja suodatetaan, kunnes saadaan kirkas suodos. 10 ml:aan suodosta lisätään 0,5 g kaliumjodidia, 2 ml suolahappoa ja 1 ml kloroformia. Kloroformikerroksen tulee pysyä värittömänä.

Rauta. 0,5 g lääkettä on läpäistävä rautatesti (enintään 0,02 % lääkkeessä). Vertailu tehdään standardilla, joka on valmistettu 3,5 ml:sta standardiliuosta B ja 6,5 ​​ml:sta vettä.

Sulfaattituhka 1 g:sta lääkettä ei saa ylittää 0,1 %.

Raskasmetallit. Sulfaattituhkan 0,5 g:sta valmistetta on läpäistävä raskasmetallitesti (enintään 0,001 % valmisteessa).

Arseeni. 0,5 g valmistetta on läpäistävä arseenitesti (enintään 0,0001 % valmisteessa).

Kvantitointi. Noin 0,3 g lääkettä (tarkasti punnittu) laitetaan 100 ml:n mittapulloon, liuotetaan 5 ml:aan natriumhydroksidiliuosta, täytetään vedellä merkkiin asti ja sekoitetaan. 10 ml saatua liuosta laitetaan 250 ml:n pulloon, lisätään 5 ml 5-prosenttista kaliumpermanganaattiliuosta ja 10 ml väkevää rikkihappoa, 0,5-1 ml, lisätään varovasti säiliön seinämiä pitkin. pulloon sekoittaen ja jätetään 10 minuutiksi. Lisää sitten hitaasti, 1 tippa 2-3 sekunnin välein, voimakkaasti sekoittaen. natriumnitriittiliuosta, kunnes neste muuttuu värittömäksi ja mangaanidioksidi liukenee. Lisää sen jälkeen välittömästi 10 ml 10-prosenttista urealiuosta ja sekoita, kunnes kuplat häviävät kokonaan, samalla kun peset natriumnitriittiä pullon seinämistä. Sitten liuokseen lisätään 100 ml vettä, 10 ml juuri valmistettua kaliumjodidiliuosta ja vapautunut jodi titrataan 0,1 N:lla. natriumtiosulfaattiliuos (indikaattori - tärkkelys).

1 ml 0,1 n. natriumtiosulfaattiliuos vastaa 0,003166 g C 20 H 14 l 6 N 2 0 6 , jonka tulee olla vähintään 99,0 % valmisteessa.

Varastointi. Luettelo B. Oranssissa lasipurkissa, valolta suojattuna.

Säteilyä läpäisemätön aine.

jodoformi

trijodimetaani

CHI 3 M.v. 393,73

Kuvaus. Pieniä lamellamaisia ​​kiiltäviä kiteitä tai hienokiteistä jauhetta, väriltään sitruunankeltainen, terävä ominainen pysyvä haju. Haihtuva jo normaalilämpötilassa, tislattu vesihöyryllä. Lääkkeen liuokset hajoavat nopeasti valon ja ilman vaikutuksesta vapauttamalla jodia.

Liukoisuus. Käytännössä veteen liukenematon, niukkaliukoinen alkoholiin, liukenee eetteriin ja kloroformiin, liukenee heikosti glyseroliin. rasvaiset ja eteeriset öljyt.

Aitous, 0,1 g lääkettä kuumennetaan koeputkessa polttimen liekillä; purppuraisia ​​jodihöyryjä vapautuu.

Sulamispiste 116-120° (hajoaa).

Väriaineet. 5 g lääkettä ravistellaan voimakkaasti 1 minuutin ajan 50 ml:n kanssa vettä ja suodatetaan. Suodoksen tulee olla väritöntä.

happamuus tai emäksisyys. 10 ml:aan suodosta lisätään 2 tippaa bromtymolisinisiliuosta. Ilmenevän kelta-vihreän värin tulee muuttua siniseksi, kun on lisätty enintään 0,1 ml 0,1 N. natriumhydroksidiliuos tai keltainen lisäämällä enintään 0,05 ml 0,1 n. suolahappoliuos.

Halogeenit. 5 ml samaa suodosta, joka on laimennettu vedellä 10 ml:aan, on läpäistävä kloriditesti (enintään 0,004 % formulaatiossa).

sulfaatit. 10 ml samaa suodosta on läpäistävä sulfaattitesti (enintään 0,01 % formulaatiossa).

Tuhka 0,5 grammasta lääkettä ei saa ylittää 0,1%.

Kvantitointi. Noin 0,2 g lääkettä (tarkasti punnittu) laitetaan erlenmeyerpulloon, jonka tilavuus on 250-300 ml, liuotettuna 25 tai 95 % alkoholiin, 25 ml 0,1 n. hopeanitraattiliuosta, 10 ml typpihappoa ja kuumennettiin palautusjäähdyttäen vesihauteessa 30 minuuttia suojaten reaktiopulloa valolta. Jääkaappi pestään vedellä, kolviin lisätään 100 ml vettä ja ylimäärä hopeanitraattia titrataan 0,1 N:lla. ammoniumtiosyanaattiliuos (indikaattori - rautaammoniumaluna).

Suorita samanaikaisesti kontrollikoe.

1 ml 0,1 n. hopeanitraattiliuos vastaa 0,01312 g CHI 3:a, jonka pitoisuuden tulisi olla vähintään 99,0 % valmisteessa.

Varastointi. Hyvin suljetussa astiassa, valolta suojattuna, viileässä paikassa.

Laadullinen analyysi. Tarkoitus, mahdolliset menetelmät. Epäorgaanisten ja orgaanisten aineiden kvalitatiivinen kemiallinen analyysi

Kvalitatiivisella analyysillä on omansa tarkoitus tiettyjen aineiden tai niiden komponenttien havaitseminen analysoitavassa kohteessa. Tunnistuksen suorittaa henkilöllisyystodistus aineet eli analysoitavan kohteen AS:n ja määritettyjen aineiden tunnetun AS:n identiteetin (samallisuuden) määrittäminen käytetyn analyysimenetelmän olosuhteissa. Tätä varten tällä menetelmällä tutkitaan alustavasti vertailuaineet (kohta 2.1), joissa määritettävien aineiden esiintyminen tiedetään. Esimerkiksi havaittiin, että spektriviivan, jonka aallonpituus on 350,11 nm, läsnäolo lejeeringin emissiospektrissä, kun spektri viritetään sähkökaarella, osoittaa bariumin läsnäolon lejeeringissä; vesiliuoksen sinisyys, kun siihen lisätään tärkkelystä, on AC I 2:n läsnäololle siinä ja päinvastoin.

Laadullinen analyysi edeltää aina kvantitatiivista.

Tällä hetkellä kvalitatiivinen analyysi suoritetaan instrumentaalisilla menetelmillä: spektri-, kromatografinen, sähkökemiallinen jne. Kemiallisia menetelmiä käytetään tietyissä instrumentaalisissa vaiheissa (näytteen avaaminen, erotus ja väkevöinti jne.), mutta joskus kemiallisen analyysin avulla voit saada tuloksia enemmän. yksinkertaisesti ja nopeasti, esimerkiksi kaksois- ja kolmoissidosten läsnäolon toteamiseksi tyydyttymättömissä hiilivedyissä johtamalla ne bromiveden tai KMn04:n vesiliuoksen läpi. Tässä tapauksessa liuokset menettävät värinsä.

Yksityiskohtainen kvalitatiivinen kemiallinen analyysi mahdollistaa epäorgaanisten ja orgaanisten aineiden alkuaine- (atomi-), ioni-, molekyyli- (materiaali-), toiminnalliset, rakenteelliset ja faasikoostumukset.

Epäorgaanisten aineiden analyysissä alkuaine- ja ionianalyysit ovat ensisijaisen tärkeitä, koska alkuaine- ja ionikoostumuksen tuntemus riittää epäorgaanisten aineiden materiaalikoostumuksen selvittämiseen. Orgaanisten aineiden ominaisuudet määrää niiden alkuainekoostumus, mutta myös rakenne, erilaisten funktionaalisten ryhmien läsnäolo. Siksi orgaanisten aineiden analysoinnilla on omat erityispiirteensä.

Laadullinen kemiallinen analyysi perustuu tietylle aineelle ominaiseen kemiallisten reaktioiden järjestelmään - erotukseen, erottamiseen ja havaitsemiseen.

Seuraavat vaatimukset koskevat kemiallisia reaktioita kvalitatiivisessa analyysissä.

1. Reaktion pitäisi edetä lähes välittömästi.

2. Reaktion on oltava peruuttamaton.

3. Reaktioon on liitettävä ulkoinen vaikutus (AS):

a) liuoksen värin muutos;

b) sakan muodostuminen tai liukeneminen;

c) kaasumaisten aineiden vapautuminen;

d) liekkivärjäys jne.

4. Reaktion tulee olla herkkä ja, mikäli mahdollista, spesifinen.

Reaktioita, jotka mahdollistavat ulkoisen vaikutuksen aikaansaamisen analyytillä, kutsutaan analyyttinen ja tätä varten lisätty aine - reagenssi . Kiinteiden aineiden välillä suoritettuja analyyttisiä reaktioita kutsutaan " kuivalla tavalla "ja ratkaisuissa -" märkä tapa ».

"Kuiviin" reaktioihin kuuluvat reaktiot, jotka suoritetaan jauhamalla kiinteää testiainetta kiinteällä reagenssilla sekä saamalla värillisiä laseja (helmiä) sulattamalla joitain alkuaineita booraksin kanssa.

Paljon useammin analyysi suoritetaan "märällä tavalla", jota varten analyytti siirretään liuokseen. Reaktiot liuosten kanssa voidaan suorittaa koeputki, tippa ja mikrokiteinen menetelmiä. Koeputkipuolimikroanalyysissä se suoritetaan koeputkissa, joiden tilavuus on 2-5 cm 3 . Saostumien erottamiseen käytetään sentrifugointia ja haihdutus suoritetaan posliinikupeissa tai upokkaissa. Pisaraanalyysi (N.A. Tananaev, 1920) suoritetaan posliinilevyille tai suodatuspaperiliuskoille, jolloin saadaan värireaktioita lisäämällä yksi tippa reagenssiliuosta yhteen pisaraan aineen liuosta. Mikrokiteinen analyysi perustuu komponenttien havaitsemiseen reaktioiden kautta, jotka muodostavat yhdisteitä, joilla on mikroskoopilla havaittu kiteiden ominainen väri ja muoto.

Kvalitatiiviseen kemialliseen analyysiin käytetään kaikkia tunnettuja reaktiotyyppejä: happo-emäs, redox, saostus, kompleksin muodostus ja muut.

Epäorgaanisten aineiden liuosten kvalitatiivinen analyysi rajoittuu kationien ja anionien havaitsemiseen. Tähän käyttöön yleistä ja yksityinen reaktiot. Yleiset reaktiot antavat samanlaisen ulkoisen vaikutuksen (AC) monien ionien kanssa (esimerkiksi sulfaattien, karbonaattien, fosfaattien jne. saostumien muodostuminen kationien vaikutuksesta) ja yksityiset reaktiot 2-5 ionin kanssa. Mitä vähemmän ioneja tuottaa samanlaisen AS:n, sitä selektiivisempänä (selektiivisempänä) reaktiota pidetään. Reaktiota kutsutaan erityistä kun se mahdollistaa yhden ionin havaitsemisen kaikkien muiden läsnä ollessa. Esimerkiksi ammoniumionille on ominaista reaktio:

NH 4 Cl + KOH  NH 3  + KCl + H 2 O

Ammoniakki havaitaan hajulla tai veteen liotetun punaisen lakmuspaperin sinisellä värillä, joka on asetettu koeputken päälle.

Reaktioiden selektiivisyyttä voidaan lisätä muuttamalla niiden olosuhteita (pH) tai käyttämällä maskia. naamiointi on vähentää häiritsevien ionien pitoisuutta liuoksessa niiden havaitsemisrajan alapuolelle, esimerkiksi sitomalla ne värittömiksi komplekseiksi.

Jos analysoitavan liuoksen koostumus on yksinkertainen, se analysoidaan peittämisen jälkeen murto-osa tapa. Se koostuu yhden ionin havaitsemisesta missä tahansa sekvenssissä kaikkien muiden läsnä ollessa spesifisten reaktioiden avulla, jotka suoritetaan analysoitavan liuoksen erillisissä osissa. Koska spesifisiä reaktioita on vähän, monimutkaista ioniseosta analysoitaessa käytetään järjestelmällinen tapa. Tämä menetelmä perustuu seoksen erottamiseen ioniryhmiksi, joilla on samanlaiset kemialliset ominaisuudet, muuntamalla ne saostuksiksi ryhmäreagensseilla, ja ryhmäreagenssit vaikuttavat samaan osaan analysoitavaa liuosta tietyn järjestelmän mukaisesti, tarkasti määritellyssä järjestyksessä. Sakat erotetaan toisistaan ​​(esimerkiksi sentrifugoimalla), liuotetaan sitten tietyllä tavalla ja saadaan sarja liuoksia, jotka mahdollistavat yksittäisen ionin havaitsemisen kussakin tietyllä reaktiolla siihen.

On olemassa useita systemaattisia analyysimenetelmiä, jotka on nimetty käytettyjen ryhmäreagenssien mukaan: rikkivety, happo-emäs, ammoniakkifosfaatti muu. Klassinen rikkivetymenetelmä perustuu kationien erottamiseen 5 ryhmään saamalla niiden sulfideja tai rikkiyhdisteitä, kun ne altistetaan H 2 S:lle, (NH 4) 2 S:lle, NaS:lle erilaisissa olosuhteissa.

Laajemmin käytetty, saavutettavissa oleva ja turvallisempi on happo-emäsmenetelmä, jossa kationit jaetaan 6 ryhmään (taulukko 1.3.1.). Ryhmänumero ilmaisee reagenssille altistuksen järjestyksen.

Taulukko 1.3.1

Kationien luokitus happo-emäs-menetelmän mukaan

Ryhmän numero		Ryhmäreagenssi	Yhdisteiden liukoisuus
	Ag+, Pb2+, Hg22+		Kloridit ovat veteen liukenemattomia
	Ca2+, Sr2+, Ba2+		Sulfaatit ovat veteen liukenemattomia
	Zn 2+ , Al 3+ , Cr 3+ , Sn 2+ , Si 4+ , ​​As		Hydroksidit ovat amfoteerisia, liukenevat ylimääräiseen alkaliin
	Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Bi 3+ , Sb 3+ , Sb 5+		Hydroksidit ovat liukenemattomia NaOH- tai NH3-ylimäärään
Ryhmän numero		Ryhmäreagenssi	Yhdisteiden liukoisuus
	Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Hg 2+		Hydroksidit liukenevat ylimäärään NH3:a muodostaen kompleksisia yhdisteitä
	Na+, K+, NH4+		Kloridit, sulfaatit, hydroksidit liukenevat veteen

Anionit analyysissä eivät periaatteessa häiritse toisiaan, joten ryhmäreagensseja ei käytetä erottamiseen, vaan tietyn anioniryhmän läsnäolon tai puuttumisen tarkistamiseen. Anionien luokittelua ryhmiin ei ole johdonmukaista.

Yksinkertaisimmalla tavalla ne voidaan jakaa kahteen ryhmään Ba 2+ -ionin suhteen:

a) antaa veteen hyvin liukenevia yhdisteitä: Cl - , Br - , I - , CN - , SCN - , S 2- , NO 2 2- , NO 3 3- , MnO 4-, CH 3 COO - , ClO 4 - , ClO 3-, ClO-;

b) saadaan veteen huonosti liukenevia yhdisteitä: 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-, As0 4 3-, As0 3 3-.

Orgaanisten aineiden kvalitatiivinen kemiallinen analyysi on jaettu alkuaine- , toimiva , rakenteellinen ja molekyylinen .

Analyysi alkaa orgaanisen aineen esitesteillä. Kiinteille aineille mittaa t sulaa. , nesteelle - t kip tai , taitekerroin. Moolimassa määritetään alentamalla t pakastettua tai lisäämällä t paalia eli kryoskooppisilla tai ebullioskooppisilla menetelmillä. Tärkeä ominaisuus on liukoisuus, jonka perusteella on olemassa orgaanisten aineiden luokitusjärjestelmiä. Esimerkiksi, jos aine ei liukene veteen, vaan liukenee 5-prosenttiseen NaOH- tai NaHCO 3 -liuokseen, se kuuluu aineryhmään, joka sisältää vahvat orgaaniset hapot, yli kuusi hiiliatomia sisältävät karboksyylihapot, fenolit substituenteilla orto- ja para-asemissa, -diketoneja.

Taulukko 1.3.2

Reaktiot orgaanisten yhdisteiden tunnistamiseen

Liitäntätyyppi	Reaktioon osallistuva toiminnallinen ryhmä
Aldehydi		a) 2,4-dinitrofenyylihydrotsidi b) hydroksyyliamiinihydrokloridi c) natriumvetysulfaatti
		a) typpihappo b) bentseenisulfonyylikloridi
aromaattinen hiilivety		Atsoksibentseeni ja alumiinikloridi
		Katso aldehydi
tyydyttymätön hiilivety	C \u003d C - - C ≡ C -	a) KMnO 4 -liuos b) Br 2 -liuos CCL 4:ssä
Nitroyhdiste		a) Fe (OH) 2 (Mohrin suola + KOH) b) sinkkipöly + NH 4 Cl c) 20 % NaOH-liuos
		a) (NH 4) 2 b) ZnCl 2 -liuos HCl:ssä c) jodihappo
		a) FeCl3 pyridiinissä b) bromivesi
Eetteri on yksinkertainen		a) jodihappo b) bromivesi
Eetterikompleksi		a) NaOH (tai KOH) liuos b) hydroksyyliamiinihydrokloridi

Alkuaineanalyysi havaitsee orgaanisten aineiden molekyyleissä olevat alkuaineet (C, H, O, N, S, P, Cl jne.). Useimmissa tapauksissa orgaaninen aines hajoaa, hajoamistuotteet liukenevat ja alkuaineet syntyvästä liuoksesta määritetään kuten epäorgaanisissa aineissa. Esimerkiksi kun typpeä havaitaan, näyte fuusioidaan kaliummetallin kanssa KCN:n muodostamiseksi, joka käsitellään FeS04:lla ja muunnetaan K4:ksi. Lisäämällä jälkimmäiseen Fe 3+ -ionien liuosta saadaan Preussinsinistä Fe 4 3 - (AC N:n läsnäololle).

Funktionaalinen analyysi määrittää funktionaalisen ryhmän tyypin. Esimerkiksi reaktio (NH 4) 2:n kanssa voi havaita alkoholin, ja KMnO 4 -liuoksella voidaan erottaa primaariset, sekundaariset ja tertiääriset alkoholit. Primaarinen KMnO 4 hapettuu aldehydeiksi, värjäytyen, sekundäärinen hapettuu ketoneiksi muodostaen MnO 2:ta, eikä reagoi tertiääristen kanssa (taulukko 1.3.2).

Rakenneanalyysi määrittää orgaanisen aineen tai sen yksittäisten rakenneosien rakennekaavan (kaksois- ja kolmoissidokset, syklit ja niin edelleen).

Molekyylianalyysi määrittää koko aineen. Esimerkiksi fenoli voidaan havaita reaktiolla FeCl3:n kanssa pyridiinissä. Useimmiten molekyylianalyysi rajoittuu yhdisteen täydellisen koostumuksen määrittämiseen aineen alkuaine-, toiminnallista ja rakenteellista koostumusta koskevien tietojen perusteella. Tällä hetkellä molekyylianalyysi suoritetaan pääasiassa instrumentaalisilla menetelmillä.

Analyysin tuloksia laskettaessa laskelmat on suoritettava erittäin huolellisesti. Numeerisissa arvoissa tehty matemaattinen virhe on sama kuin analyysivirhe.

Numeeriset arvot jaetaan tarkkoihin ja likimääräisiin arvoihin. Tarkka voi sisältää esimerkiksi suoritettujen analyysien määrän, elementin sarjanumeron jaksollisessa taulukossa, likimääräiset - massan tai tilavuuden mitatut arvot.

Likimääräisen luvun merkitseviä numeroita ovat kaikki sen numerot, lukuun ottamatta desimaalipilkun vasemmalla puolella olevia nollia ja desimaalipilkun jälkeen oikealla olevia nollia. Numeron keskellä olevat nollat ​​ovat merkityksellisiä. Esimerkiksi numerossa 427.205 - 6 merkitsevää numeroa; 0,00365 - 3 merkitsevää numeroa; 244,00 - 3 merkitsevää numeroa.

Laskentatarkkuuden määrittävät GOST, OST tai TU analysointia varten. Jos laskentavirhettä ei ole määritelty etukäteen, on syytä pitää mielessä että pitoisuus lasketaan neljänteen merkitsevään numeroon desimaalin jälkeen, massa - neljänteen desimaaliin desimaalin jälkeen, massaosuus (prosentti) - sadasosaan asti.

Jokainen analyysitulos ei voi olla tarkempi kuin mittauslaitteet sallivat (täten grammoina ilmaistussa massassa ei saa olla enempää kuin 4-5 desimaalin tarkkuutta, eli enemmän kuin analyysivaa'an tarkkuus 10 -4 -10 -5 g ) .

Ylimääräiset luvut pyöristetään seuraavien sääntöjen mukaisesti.

1. Viimeinen numero, jos se on  4, hylätään, jos  5, lisää yksi edelliseen, jos se on 5 ja sen edessä on parillinen luku, lisää yksi edelliseen, ja jos pariton, vähennä (esimerkiksi 12,465  12, 46; 12,475  12,48).

2. Summissa ja likimääräisten lukujen eroissa säilytetään niin monta desimaalipistettä kuin niitä oli pienimmän lukumäärän luvussa, ja jakamisessa ja kertolaskussa niin paljon kuin tietylle mittasuurelle vaaditaan (esim. massa kaavan avulla

Vaikka V mitataan sadasosilla, tulos tulee laskea arvoon 10 -4 -10 -5 g).

3. Kun nostat potenssiin, ota niin monta merkitsevää numeroa kuin potenssiksi korotettavassa numerossa oli.

4. Ota välituloksissa yksi desimaaliluku enemmän kuin pyöristyssääntöjen mukaan, ja laskelmien järjestyksen arvioimiseksi pyöristä kaikki luvut ensimmäiseen numeroon.

Analyysitulosten matemaattinen käsittely

Missä tahansa luetelluista kvantitatiivisen analyysin vaiheista voidaan tehdä virheitä ja virheet ovat pääsääntöisesti sallittuja, joten mitä vähemmän analyysin vaiheita on, sitä tarkempia sen tulokset ovat.

virhe mittaus tarkoittaa mittaustuloksen poikkeamaa x i mitatun suuren  todellisesta arvosta.

Ero х i -  =∆х i nimeltään absoluuttinen virhe , ja asenne (∆х i /)100 % nimeltään suhteellinen virhe .

Kvantitatiivisen analyysin tulosten virheet on jaettu brutto (välittömiä), systemaattinen ja satunnainen . Niiden perusteella arvioidaan saatujen analyysitulosten laatu. Laatuparametrit ovat heidän oikein, tarkkuus, toistettavuus ja luotettavuus.

Analyysin tulos otetaan huomioon oikea , jos siinä ei ole karkeaa ja systemaattista virhettä ja jos lisäksi satunnainen virhe on minimoitu, niin tarkka, vastaa totuutta. Tarkkojen mittaustulosten saamiseksi kvantitatiiviset määritykset toistetaan useita kertoja (yleensä paritonta).

Törkeitä virheitä ( poikkeamat) ovat sellaisia, jotka johtavat jyrkkään eroon toistuvan mittauksen tuloksessa muihin verrattuna. Puuttumien syyt ovat analyytikon törkeät toimintavirheet (esimerkiksi sedimentin osan menetys suodatuksen tai punnituksen aikana, virheellinen laskelma tai tuloksen kirjaaminen). Puutteet tunnistetaan toistuvien mittausten joukosta, yleensä käyttämällä Q-kriteerit. Sen laskemiseksi tulokset järjestetään riville nousevaan järjestykseen: x 1, x 2, x 3,…x n-1, x n. Epäilyttävä on yleensä ensimmäinen tai viimeinen tulos tällä rivillä.

Q-kriteeri lasketaan sarjassa kyseenalaisen ja sitä lähimmän tuloksen välisen eron itseisarvon suhteeksi sarjan viimeisen ja ensimmäisen erotukseen. Ero x n- x 1 nimeltään vaihteluväli.

Esimerkiksi jos rivin viimeinen tulos on kyseenalainen, niin

Puuttuman tunnistamiseksi sille laskettua Q:ta verrataan taulukon kriittiseen arvoon Q pöytä annettu analyyttisissa hakuteoksissa. Jos Q  Q pöytä, silloin kyseenalainen tulos jätetään huomioimatta, koska se katsotaan puutteelliseksi. Virheet on tunnistettava ja korjattava.

Systemaattiset virheet ovat sellaisia, jotka johtavat toistuvien mittausten tulosten poikkeamiseen todellisesta arvosta saman positiivisen tai negatiivisen arvon verran. Ne voivat johtua mittauslaitteiden ja -instrumenttien virheellisestä kalibroinnista, käytettyjen reagenssien epäpuhtauksista, virheellisistä toimista (esim. indikaattorin valinta) tai analyytikon yksilöllisistä ominaisuuksista (esim. näkö). Systemaattiset virheet voidaan ja pitää poistaa. Tähän käyttöön:

1) kvantitatiivisen analyysin tulosten saaminen useilla luonteeltaan erilaisilla menetelmillä;

2) standardinäytteiden analyysimetodologian kehittäminen, ts. materiaalit, joiden analyyttien pitoisuus tunnetaan suurella tarkkuudella;

3) lisäysmenetelmä ("otettu-löydetty" -menetelmä).

Satunnaisia ​​virheitä - nämä ovat sellaisia, jotka johtavat toistuvien mittausten tulosten merkityksettömiin poikkeamiin todellisesta arvosta syistä, joiden esiintymistä ei voida selvittää ja ottaa huomioon (esimerkiksi verkkojännitteen vaihtelut, analyytikon mieliala jne.). Satunnaiset virheet aiheuttavat hajontaa samoissa olosuhteissa suoritettujen toistuvien määritysten tuloksissa. Scatter määrittää toistettavuus tulokset, ts. saada samat tai samanlaiset tulokset toistuvilla määrityksillä. Toistettavuuden määrällinen ominaisuus on keskihajonta S, joka löydetään matemaattisten tilastojen menetelmillä. Pienelle määrälle mittauksia (pieni näyte) kanssa n=1-10

valinnainen kutsua toistuvien mittausten tulosten joukkoa. Itse tuloksia kutsutaan näytteenottovaihtoehdot . Äärettömän suuren mittausmäärän tulosten kokonaisuus (titrauksessa n30) kutsutaan yleiseksi näytteeksi , ja siitä laskettua keskihajontaa merkitään :lla. Keskihajonta S() osoittaa, millä keskiarvolla n mittauksen tulos poikkeaa keskimääräisestä tuloksesta x tai tosi.

Käytännön työ nro 1

Reagenssit : parafiini (C14H30

Laitteet :

Huomautus:

2. Orgaanisen aineen halogeeni voidaan havaita liekin värireaktiolla.

Työalgoritmi:

Kaada kalkkivettä vastaanottoputkeen.

Liitä koeputki seoksella koeputkeen, jossa on tulpalla varustettu kaasunpoistoputki.

Kuumenna koeputki seoksen kanssa alkoholilampun liekissä.

Sytytä kuparilankaa alkoholilampun liekissä, kunnes siihen ilmestyy musta pinnoite.

Tuo jäähdytetty lanka testiaineeseen ja tuo taas alkoholilamppu liekkiin.

Johtopäätös:

kiinnitä huomiota: kalkkivedellä tapahtuviin muutoksiin, kuparisulfaattiin (2).

Minkä väriseksi alkoholilampun liekki muuttuu, kun testiliuosta lisätään?

Käytännön työ nro 1

"Orgaanisten yhdisteiden laadullinen analyysi".

Reagenssit: parafiini (C14H30 ), kalkkivesi, kuparioksidi (2), dikloorietaani, kuparisulfaatti (2).

Laitteet : metallijalka jalustalla, alkoholilamppu, 2 koeputkea, korkki kaasuputkella, kuparilanka.

Huomautus:

hiiltä ja vetyä voidaan havaita orgaanisesta aineesta hapettamalla se kuparioksidilla (2).

halogeeni orgaanisessa aineessa voidaan havaita liekin värireaktion avulla.

Työalgoritmi:

1. työvaihe: Parafiinin sulatus kuparioksidilla

1. Kokoa laite kuvan 1 mukaisesti. 44 sivulla 284, laita tätä varten 1-2 g kuparioksidia ja parafiinia koeputken pohjalle, lämmitä se.

2. työvaihe: Hiilen laadullinen määritys.

1. Kaada kalkkivettä vastaanottoputkeen.

2. Liitä koeputki seoksella koeputkeen, jossa on tulpalla varustettu kaasunpoistoputki.

3.Lämmitä koeputki seoksen kanssa alkoholilampun liekissä.

Työn 3. vaihe: Vedyn laadullinen määritys.

1. Aseta seoksen sisältävän koeputken yläosaan pumpulipala ja laita sen päälle kuparisulfaattia (2).

4. työvaihe: Kloorin laadullinen määritys.

1. Sytytä kuparilankaa alkoholilampun liekissä, kunnes siihen ilmestyy musta pinnoite.

2. Työnnä jäähdytetty lanka testiaineeseen ja tuo spiritilamppu jälleen liekkiin.

Johtopäätös:

1. kiinnitä huomiota: kalkkiveden, kuparisulfaatin (2) kanssa tapahtuviin muutoksiin.

2. Minkä värinen alkoholilampun liekki on, kun testiliuos lisätään.

Orgaanisen aineen tutkimus alkaa sen eristämisellä ja puhdistamisella.

1. Sademäärä

sademäärä- yhden kaasun tai nestemäisen aineseoksen yhdisteen erottaminen saostumaan, kiteiseksi tai amorfiseksi. Menetelmä perustuu solvataatio-olosuhteiden muuttamiseen, jonka vaikutusta voidaan merkittävästi vähentää ja kiinteä aine voidaan eristää puhtaassa muodossaan useilla menetelmillä.

Yksi niistä on, että lopullinen (usein sanottu - kohde) tuote muunnetaan suolan kaltaiseksi yhdisteeksi (yksinkertaiseksi tai kompleksiseksi suolaksi), jos se vain kykenee happo-emäsvuorovaikutukseen tai kompleksin muodostukseen. Joten esimerkiksi amiinit voidaan muuttaa substituoiduiksi ammoniumsuoloiksi:

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

ja karboksyyli-, sulfoni-, fosfoni- ja muut hapot - suolassa vastaavien alkalien vaikutuksesta:

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

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

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

Suolat ioniyhdisteinä liukenevat vain polaarisiin liuottimiin (H 2 O, ROH, RCOOH jne.) Mitä paremmin tällaiset liuottimet pääsevät luovuttaja-akseptori-vuorovaikutukseen suolakationien ja anionien kanssa, sitä suurempi on solvataation aikana vapautuva energia ja korkeampi liukoisuus. . Ei-polaarisissa liuottimissa, kuten hiilivedyissä, petrolieetterissä (kevytbensiini), CHCl 3:ssa, CCl 4:ssä jne., suolat eivät liukene ja kiteydy (suolaa pois), kun näitä tai vastaavia liuottimia lisätään suolan kaltaiseen liuokseen. yhdisteet. Suoloista vastaavat emäkset tai hapot voidaan eristää helposti puhtaassa muodossa.

Aldehydit ja ketonit, jotka eivät ole luonteeltaan aromaattisia, kiteytyvät vesiliuoksista niukkaliukoisten yhdisteiden muodossa lisäämällä natriumhydrosulfiittia.

Esimerkiksi asetoni (CH 3) 2 CO kiteytyy vesiliuoksista natriumhydrosulfiitin NaHS03 kanssa niukkaliukoisena hydrosulfiittijohdannaisena:

Aldehydit kondensoituvat helposti hydroksyyliamiinin kanssa vapauttaen vesimolekyylin:

Tuloksena olevia tuotteita kutsutaan oksiimit Oksiimit ovat luonteeltaan heikosti happamia, mikä ilmenee siinä, että hydroksyyliryhmän vety voidaan korvata metallilla, ja samalla ne ovat luonteeltaan heikosti emäksisiä, koska oksiimit yhdistyvät happojen kanssa. muodostaen suoloja, kuten ammoniumsuoloja.

Laimeiden hapojen kanssa keitettynä tapahtuu hydrolyysi, samalla kun aldehydi vapautuu ja hydroksyyliamiinisuola muodostuu:

Siten hydroksyyliamiini on tärkeä reagenssi, joka mahdollistaa oksiimien muodossa olevien aldehydien eristämisen seoksista muiden aineiden kanssa, joiden kanssa hydroksyyliamiini ei reagoi.Oksiimeja voidaan käyttää myös aldehydien puhdistukseen.

Kuten hydroksyyliamiini, hydratsiini H 2 N–NH 2 reagoi aldehydien kanssa; mutta koska hydratsiinimolekyylissä on kaksi NH2-ryhmää, se voi reagoida kahden aldehydimolekyylin kanssa. tuote, kun yksi vetyatomi substituoidaan hydratsiinimolekyylissä fenyyliryhmällä C6H5:

Aldehydien reaktiotuotteita fenyylihydratsiinin kanssa kutsutaan fenyylihydratsonit.Fenyylihydratsonit ovat nestemäisiä ja kiinteitä, ne kiteytyvät hyvin. Laimeiden happojen, kuten oksiimien, kanssa keitettynä ne hydrolysoituvat, minkä seurauksena muodostuu vapaata aldehydiä ja fenyylihydratsiinisuolaa:

Siten fenyylihydratsiini, kuten hydroksyyliamiini, voi toimia aldehydien eristämiseen ja puhdistamiseen.

Joskus tähän tarkoitukseen käytetään toista hydratsiinijohdannaista, jossa vetyatomia ei ole korvattu fenyyliryhmällä, vaan H 2 N-CO -ryhmällä. Tällaista hydratsiinijohdannaista kutsutaan NH 2 –NH–CO – NH 2 semikarbatsidiksi. Aldehydien kondensaatiotuotteita semikarbatsidin kanssa kutsutaan semikarbatsonit:

Ketonit myös kondensoituvat helposti hydroksyyliamiinin kanssa muodostaen ketoksiimeja:

Fenyylihydratsiinin kanssa ketonit antavat fenyylihydratsoneja:

ja semikarbatsidin kanssa - semikarbatsonit:

Siksi hydroksyyliamiinia, fenyylihydratsiinia ja semikarbatsidia käytetään ketonien eristämiseen seoksista ja niiden puhdistukseen samassa määrin kuin aldehydien eristämiseen ja puhdistukseen.Aldehydejä ei tietenkään voida erottaa ketoneista tällä menetelmällä.

Alkyynit, joissa on terminaalinen kolmoissidos, ovat vuorovaikutuksessa Ag 2 O:n ammoniakkiliuoksen kanssa ja ne eristetään hopealkynidien muodossa, esimerkiksi:

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

Lähtöaldehydit, ketonit ja alkyynit voidaan helposti eristää huonosti liukenevista substituutiotuotteista puhtaassa muodossa.

2. Kiteyttäminen

Kiteytysmenetelmät seosten erotus ja aineiden syväpuhdistus perustuvat sulatteen, liuoksen, kaasufaasin osittaisen kiteytymisen aikana muodostuneiden faasien koostumukseen. Näiden menetelmien tärkeä ominaisuus on tasapaino- tai termodynaaminen erotustekijä, joka on yhtä suuri kuin tasapainofaasien - kiinteän ja nesteen (tai kaasun) - komponenttien pitoisuuksien suhde:

missä x ja y ovat komponentin mooliosuudet kiinteässä ja nestefaasissa (tai kaasufaasissa). Jos x<< 1, т.е. разделяемый компонент является примесью, k 0 = x / y. Todellisissa olosuhteissa tasapainoa ei yleensä saavuteta; erotusastetta yksittäisessä kiteytyksessä kutsutaan tehokkaaksi erotustekijäksi k, joka on aina vähemmän k 0 .

Kiteytysmenetelmiä on useita.

Kun seokset erotetaan menetelmällä suunnattu kiteytys alkuliuoksen säiliö siirtyy hitaasti lämmitysvyöhykkeeltä jäähdytysvyöhykkeelle.Vyöhykkeiden rajalla tapahtuu kiteytymistä, jonka etuosa liikkuu säiliön nopeudella.

Sitä käytetään samanlaisten ominaisuuksien omaavien komponenttien erottamiseen vyöhykkeen sulaminen harkot, jotka on puhdistettu epäpuhtauksista pitkänomaisessa säiliössä, liikkuvat hitaasti yhtä tai useampaa lämmitintä pitkin.. Kuumennusvyöhykkeellä oleva harkon osa sulaa ja kiteytyy uudelleen siitä poistuessaan materiaalit (Ge, Si jne.).

Vastavirtakolonnin kiteytyminen valmistetaan kolonnissa, jonka yläosassa on jäähdytysvyöhyke, jossa muodostuu kiteitä ja alaosassa on kuumennusvyöhyke, jossa kiteet sulavat. Kolonnissa kiteitä liikutetaan painovoimalla tai käyttämällä esimerkiksi ruuvi nesteen liikettä vastakkaiseen suuntaan Sille on ominaista korkea tuottavuus ja korkea puhdistettujen tuotteiden saanto.. Sitä käytetään puhtaan naftaleenin, bentsoehapon, kaprolaktaamin, rasvahappofraktioiden jne. valmistuksessa.

Seosten erottamiseksi kuivaa ja puhdista aineet kiinteä-kaasujärjestelmässä, sublimaatio (sublimaatio) ja desublimaatio.

Sublimaatiolle on ominaista suuri ero eri aineiden tasapainoolosuhteissa, mikä mahdollistaa monikomponenttijärjestelmien erottamisen erityisesti erittäin puhtaita aineita hankittaessa.

3. Poisto

Poisto- erotusmenetelmä, joka perustuu analysoitavan seoksen yhden tai useamman komponentin valikoivaan uuttamiseen orgaanisia liuottimia käyttäen - uuttoaineita Uutolla tarkoitetaan pääsääntöisesti prosessia, jossa liuennut aine jaetaan kahden sekoittumattoman nestefaasin kesken, vaikka yleisessä tapauksessa yksi faasit voivat olla kiinteitä (uutto kiinteistä aineista) tai kaasumaisia, joten menetelmän tarkempi nimi on neste-neste-uutto tai yksinkertaisesti nesteen uutto.Yleensä analyyttisessä kemiassa käytetään aineiden uuttamista vesiliuoksesta orgaanisilla liuottimilla.

Aineen X jakautuminen vesipitoisen ja orgaanisen faasin välillä tasapainoolosuhteissa noudattaa jakautumistasapainolakia. Tämän tasapainon vakio ilmaistuna kahden faasin aineiden pitoisuuksien välisenä suhteena:

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

tietyssä lämpötilassa on vakioarvo, joka riippuu vain aineen laadusta ja molemmista liuottimista. Tätä arvoa kutsutaan ns. jakautumisvakio Suunnilleen se voidaan arvioida aineen liukoisuuden suhteesta kuhunkin liuottimeen.

Faasi, johon uutettava komponentti siirtyy nesteuuton jälkeen, kutsutaan ottaa talteen; tämän komponentin vaiheen loppuminen, raffinoida.

Teollisuudessa vastavirtainen monivaiheinen uutto on yleisin, erotusvaiheiden määrä on yleensä 5–10 ja vaikeasti erotettavissa olevilla yhdisteillä jopa 50–60. Prosessi sisältää useita tyypillisiä ja erikoistoimenpiteitä. mekaanisesti jääneen varastoliuoksen poistaminen) ja uudelleen uuttaminen eli uutetun yhdisteen palauttaminen vesifaasiin sen jatkokäsittelyä vesiliuoksessa tai uudelleenuuttopuhdistusta varten.. Erityisiä operaatioita liittyy esimerkiksi erotettujen komponenttien hapetusasteen muutokseen.

Yksivaiheinen nesteen uutto, tehokas vain erittäin korkealla jakautumisvakion arvolla K käytetään ensisijaisesti analyyttisiin tarkoituksiin.

Laitteet nesteenpoistoon - imurit- voi olla jatkuvalla (pylväät) tai porrastetulla (sekoitin-settlerit) vaihekontaktilla.

Koska uuton aikana on tarpeen sekoittaa intensiivisesti kahta sekoittumatonta nestettä, käytetään pääasiassa seuraavan tyyppisiä kolonneja: sykkivä (nesteen edestakaisin liikkeellä), tärisevä (värähtelevä levypakka), pyörivä kiekko (pyörivä kiekkopakkaus). yhteisellä akselilla) jne. d.

Setterin jokaisessa vaiheessa on sekoitus- ja laskeutuskammio Sekoitus voi olla mekaanista (sekoittimet) tai sykkivää; monivaiheinen saavutetaan yhdistämällä tarvittava määrä osia kaskadiksi Osat voidaan koota yhteiseen koteloon (laatikkoimurit) Sekoitin-selvittäjät ovat etusijalla kolonneihin verrattuna prosesseissa, joissa on pieni vaihemäärä tai erittäin suuri nestevirta. Keskipakolaitteet ovat lupaavia suurten virtausten käsittelyyn.

Nesteenpoiston edut ovat alhaiset energiakustannukset (ei ole vaihesiirtymiä, jotka vaativat energian syöttöä ulkopuolelta); mahdollisuus saada erittäin puhtaita aineita; prosessin täysi automatisointi.

Nesteuuttoa käytetään esimerkiksi kevyiden aromaattisten hiilivetyjen eristämiseen maaöljyn raaka-aineista.

Aineen uuttaminen liuottimella kiinteästä faasista käytetään usein orgaanisessa kemiassa luontaisten yhdisteiden uuttamiseen biologisista esineistä: klorofylli vihreästä lehdestä, kofeiini kahvi- tai teemassasta, alkaloidit kasvimateriaaleista jne.

4. Tislaus ja rektifikaatio

Tislaus ja rektifikaatio ovat nesteseosten tärkeimmät erotus- ja puhdistusmenetelmät, jotka perustuvat nesteen ja siitä muodostuvan höyryn koostumuksen eroihin.

Seoksen komponenttien jakautuminen nesteen ja höyryn välillä määräytyy suhteellisen haihtuvuuden α perusteella:

aik= (yi/ xi) : (yk / xk),

missä xi ja xk,yi ja yk ovat komponenttien mooliosuuksia i ja k vastaavasti nesteessä ja siitä muodostuvassa höyryssä.

Jos ratkaisu koostuu kahdesta komponentista,

missä x ja y ovat haihtuvan komponentin mooliosuudet nesteessä ja höyryssä, vastaavasti.

Tislaus(tislaus) suoritetaan nesteen osittaisella haihduttamalla ja sen jälkeen höyryn kondensaatiolla. Tislauksen tuloksena tislattu fraktio tisle- on rikastettu haihtuvammalla (alhaalla kiehuvalla) komponentilla, ja tislaamaton neste - ALV jäännös- vähemmän haihtuva (korkealla kiehuva) Tislausta kutsutaan yksinkertaiseksi, jos alkuseoksesta tislataan pois yksi jae, ja fraktioiseksi (fraktioituvaksi), jos useita fraktioita tislataan pois.

Erota tavanomainen ja molekyylitislaus. tavanomainen tislaus suoritetaan sellaisissa paineissa, kun molekyylien keskimääräinen vapaa reitti on monta kertaa pienempi kuin nesteen haihtumisen ja höyryn tiivistymisen pintojen välinen etäisyys. Molekyylitislaus suoritetaan erittäin alhaisessa paineessa (10 -3 - 10 -4 mm Hg), kun nesteen haihtumisen ja höyryn tiivistymisen pintojen välinen etäisyys on oikeassa suhteessa molekyylien vapaaseen reittiin.

Perinteisellä tislauksella puhdistetaan nesteitä vähän haihtuvista epäpuhtauksista ja erotetaan aineosien seoksia, jotka eroavat toisistaan ​​merkittävästi suhteellisen haihtuvuuden suhteen Molekyylitislauksella erotetaan ja puhdistetaan niukasti haihtuvien ja termisesti epästabiilien aineiden seoksia, esimerkiksi erotettaessa vitamiineja kalaöljy, kasviöljyt.

Jos suhteellinen haihtuvuus α on alhainen (alhaalla kiehuvat komponentit), niin seosten erotus suoritetaan rektifikaatiomenetelmällä. Oikaisu- nestemäisten seosten erottaminen käytännöllisesti katsoen puhtaiksi komponenteiksi tai jakeiksi, jotka eroavat kiehumispisteiltä. Rektifiointiin käytetään yleensä kolonnilaitteita, joissa osa lauhteesta (flegma) palautetaan kasteluun kolonnin yläosaan. Tällöin neste- ja höyryfaasin virtausten välille syntyy moninkertainen kosketus. oikaisuvoima on nestefaasin annettua koostumusta vastaavan höyryfaasin komponenttien todellisen ja tasapainopitoisuuden ero Höyry-neste-järjestelmä pyrkii saavuttamaan tasapainotilan, jonka seurauksena höyry kosketuksessa nesteen kanssa rikastetaan haihtuvilla (alhaalla kiehuvilla) ainesosilla ja neste rikastetaan vähän haihtuvilla (korkealla kiehumispisteillä) Koska neste ja höyry liikkuvat toisiaan kohti (vastavirta), riittävällä kolonnin korkeudella sen yläosassa voidaan saada lähes puhdasta haihtuvaa komponenttia.

Rektifikaatio voidaan suorittaa ilmakehän paineessa tai korotetussa paineessa sekä tyhjiöolosuhteissa, alennetussa paineessa kiehumispiste laskee ja komponenttien suhteellinen haihtuvuus kasvaa, mikä pienentää tislauskolonnin korkeutta ja mahdollistaa seosten erottamisen termisesti epästabiileista aineista.

Suunnittelunsa mukaan tislauslaitteet on jaettu alaosiin pakattu, astian muotoinen ja pyörivä kalvo.

Rektifikaatiota käytetään laajalti teollisuudessa bensiinin, kerosiinin (öljyn rektifiointi), hapen ja typen tuotannossa (matalien lämpötilojen ilmanpuhdistus), yksittäisten aineiden (etanoli, bentseeni jne.) eristämiseen ja syväpuhdistukseen.

Koska orgaaniset aineet ovat pääasiassa termisesti epästabiileja, niitä käytetään yleensä syväpuhdistukseen. pakatut tislauskolonnit, joka toimii tyhjiössä. Joskus erittäin puhtaiden orgaanisten aineiden saamiseksi käytetään pyöriviä kalvopylväitä, joilla on erittäin alhainen hydraulinen vastus ja tuotteen lyhyt viipymäaika niissä. Rektifiointi tässä tapauksessa suoritetaan pääsääntöisesti tyhjiö.

Rektifikaatiota käytetään laajalti laboratoriokäytännössä aineiden syväpuhdistukseen.. Huomaa, että tislaus ja rektifikaatio toimivat samanaikaisesti tutkittavan aineen kiehumispisteen määrittämisessä ja mahdollistavat siten jälkimmäisen puhtausasteen tarkistamisen. (kiehumispisteen vakio) Tätä tarkoitusta varten he käyttävät myös erikoislaitteita - ebuliometrejä.

5. Kromatografia

Kromatografia on menetelmä aineiden erottamiseen, analysointiin ja fysikaalis-kemialliseen tutkimukseen. Se perustuu liikkuvan faasin (eluentin) virtauksessa liikkuvan faasin (eluentin) virtauksessa liikkuvaa kerrosta pitkin liikkuvien komponenttien pitoisuusvyöhykkeiden liikkumisnopeuksien eroon, ja tutkitut yhdisteet jakautuvat molempien faasien kesken.

M.S. Tsvetin vuonna 1903 käynnistämien erilaisten kromatografiamenetelmien ytimessä on adsorptio kaasu- tai nestefaasista kiinteällä tai nestemäisellä rajapinnalla.

Orgaanisessa kemiassa seuraavia kromatografiatyyppejä käytetään laajalti aineiden erottamiseen, puhdistamiseen ja tunnistamiseen: kolonni (adsorptio); paperi (jakelu), ohutkerros (erikoislevyllä), kaasu, neste ja kaasu-neste.

Näissä kromatografian muodoissa kaksi faasia joutuvat kosketuksiin - yksi liikkumaton, joka adsorboi ja desorboi analyytin, ja toinen liikkuva, joka toimii tämän aineen kantajana.

Yleensä paikallaan oleva faasi on sorbentti, jolla on kehittynyt pinta; liikkuva faasi - kaasu (Kaasukromatografia) tai nestettä (nestekromatografia) Liikkuvan faasin virtaus suodatetaan sorbenttikerroksen läpi tai liikkuu tätä kerrosta pitkin. kaasunestekromatografia liikkuva faasi on kaasu ja kiinteä faasi on neste, joka on kerrostettu tavallisesti kiinteälle kantajalle.

Geeliläpäisykromatografia on nestekromatografian muunnos, jossa stationäärinen faasi on geeli. (Menetelmä mahdollistaa makromolekyyliyhdisteiden ja biopolymeerien erottamisen laajalla molekyylipainoalueella.) Ero komponenttien tasapainossa tai kineettisessä jakautumisessa liikkuvan ja kiinteän faasin välillä on välttämätön edellytys niiden kromatografiselle erottamiselle.

Kromatografisen prosessin tarkoituksesta riippuen erotetaan analyyttinen ja preparatiivinen kromatografia. Analyyttinen on suunniteltu määrittämään tutkittavan seoksen laadullinen ja määrällinen koostumus.

Kromatografia suoritetaan yleensä erityisillä välineillä - kromatografit, jonka pääosat ovat kromatografinen pylväs ja detektori Näytteen ruiskutushetkellä analysoitava seos sijaitsee kromatografiakolonnin alussa. Liikkuvan faasin virtauksen vaikutuksesta seoksen komponentit alkavat liikkuvat kolonnia pitkin eri nopeuksilla, ja hyvin sorboituneet komponentit liikkuvat hitaammin sorbenttikerrosta pitkin Kolonnista ulostulossa oleva detektori määrittää automaattisesti jatkuvasti erottuneiden yhdisteiden pitoisuudet liikkuvassa faasissa Detektorisignaali tallennetaan yleensä kaaviotallennin. Tuloksena olevaa kaaviota kutsutaan kromatogrammi.

Preparatiivinen kromatografia sisältää kromatografisten menetelmien ja laitteiden kehittämisen ja soveltamisen erittäin puhtaiden aineiden saamiseksi, jotka sisältävät enintään 0,1 % epäpuhtauksia.

Preparatiivisen kromatografian ominaisuus on suuren sisähalkaisijan omaavien kromatografisten pylväiden ja komponenttien eristämiseen ja keräämiseen tarkoitettujen erikoislaitteiden käyttö kiloa.. Ainutlaatuisia teollisia laitteita, joiden halkaisija on 0,5 m kolonnit, on luotu tuottamaan useita tonneja ainetta vuodessa.

Ainehäviöt preparatiivisissa kolonneissa ovat pieniä, mikä mahdollistaa preparatiivisen kromatografian laajan käytön pienten määrien monimutkaisten synteettisten ja luonnollisten seosten erottamiseen. Kaasun preparatiivinen kromatografia käytetään erittäin puhtaiden hiilivetyjen, alkoholien, karboksyylihappojen ja muiden orgaanisten yhdisteiden, mukaan lukien klooriyhdisteiden, tuottamiseen; nestettä- lääkkeiden, polymeerien, joilla on kapea molekyylipainojakauma, aminohappojen, proteiinien jne. tuotantoon.

Jotkut tutkimukset osoittavat, että kromatografialla saatujen erittäin puhtaiden tuotteiden hinta on alhaisempi kuin tislaamalla puhdistettujen, joten kromatografiaa kannattaa käyttää aiemmin tislaamalla erotettujen aineiden hienopuhdistukseen.

2. Alkuainelaadullinen analyysi

Laadullinen alkuaineanalyysi on joukko menetelmiä, joiden avulla voit määrittää, mistä alkuaineista orgaaninen yhdiste koostuu. Alkuainekoostumuksen määrittämiseksi orgaaninen aines muunnetaan ensin epäorgaanisiksi yhdisteiksi hapettamalla tai mineralisoimalla (fuusio alkalimetallien kanssa), jotka sitten tutkitaan tavanomaisin analyyttisin menetelmin.

A. L. Lavoisierin suuri saavutus analyyttisena kemistinä oli luominen orgaanisten aineiden alkuaineanalyysi(ns. CH-analyysi) Epäorgaanisten aineiden (metallit, mineraalit jne.) gravimetriseen analyysiin oli tuolloin jo olemassa lukuisia menetelmiä, mutta orgaanisia aineita ei vielä osattu analysoida tällä tavalla. Tuon ajan analyyttinen kemia oli selvästi "ontumista yhdellä jalalla"; Valitettavasti suhteellinen viive orgaanisten yhdisteiden analyysissä ja erityisesti jäljessä sellaisen analyysin teoriasta tuntuu vielä tänäkin päivänä.

Käsitellessään orgaanisen analyysin ongelmia A. L. Lavoisier osoitti ensinnäkin, että kaikki orgaaniset aineet sisältävät happea ja vetyä, monet sisältävät typpeä ja jotkut sisältävät rikkiä, fosforia tai muita alkuaineita. Nyt oli tarpeen luoda universaaleja menetelmiä kvantitatiiviselle Nämä alkuaineet, ensisijaisesti menetelmät hiilen ja vedyn tarkkaan määrittämiseen.Tämän tavoitteen saavuttamiseksi A. L. Lavoisier ehdotti punnittujen osien polttamista testiaineesta ja vapautuneen hiilidioksidin määrän määrittämistä (kuva 1). Samalla hän perustui kahteen havaintoonsa: 1) hiilidioksidia muodostuu minkä tahansa orgaanisen aineen palaessa; 2) alkuaineissa ei ole hiilidioksidia, se muodostuu hiilestä, joka on osa mitä tahansa orgaanista ainetta. Ensimmäiset analyysikohteet olivat haihtuvat orgaaniset aineet - yksittäiset yhdisteet, kuten etanoli.

Riisi. 1. A. L. Lavoisierin ensimmäinen laite luomuanalyysiin

aineet polttamalla

Kokeen puhtauden takaamiseksi korkeaa lämpötilaa ei tuotettu millään polttoaineella, vaan valtavalla linssillä näytteeseen kohdistetut auringonsäteet Näyte poltettiin hermeettisesti suljetussa asennuksessa (lasikellon alla) tunnetussa tilassa. happimäärästä vapautunut hiilidioksidi imettiin ja punnittiin.Veden massa määritettiin epäsuoralla menetelmällä.

Vähän haihtuvien yhdisteiden alkuaineanalyysiä varten A. L. Lavoisier ehdotti myöhemmin kehittyneempiä menetelmiä. Näissä menetelmissä yksi näytteen hapetukseen tarvittava happilähde oli metallioksidit, joiden kanssa palanut näyte esisekoitettiin (esim. lyijy(IV)oksidi). Tätä lähestymistapaa käytettiin myöhemmin monissa orgaanisten aineiden alkuaineanalyysimenetelmissä, yleensä se antoi hyviä tuloksia. Lavoisierin CH-analyysimenetelmät olivat kuitenkin liian pitkiä, eivätkä ne myöskään mahdollistaneet vetypitoisuuden tarkkaa määritystä: muodostuneen veden suoraa punnitusta ei suoritettu.

CH-analyysitekniikkaa paransi suuri ruotsalainen kemisti Jens Jakob Berzelius vuonna 1814. Nyt näytettä poltettiin ei lasikannen alla, vaan ulkopuolelta lämmitetyssä vaakasuorassa putkessa, jonka läpi kuljetettiin ilmaa tai happea. Lisättiin suoloja. näytteeseen palamisprosessin helpottamiseksi. imettiin kiinteällä kalsiumkloridilla ja punnittiin. Ranskalainen tutkija J. Dumas täydensi tätä tekniikkaa vapautuneen typen tilavuusmäärityksellä (CHN-analyysi). Lavoisier-Berzeliuksen menetelmää paransi jälleen J. Liebig, joka saavutti hiilidioksidin kvantitatiivisen ja selektiivisen absorption keksimissään palloabsorberissa (kuva 2.).

Riisi. 2. Laite J. Liebig orgaanisten aineiden polttamiseen

Tämä mahdollisti radikaalisti CH-analyysin monimutkaisuuden ja työläsyyden vähentämisen, ja mikä tärkeintä, sen tarkkuuden lisäämisen. Näin ollen Yu. Liebig, puoli vuosisataa A.L. Lavoisier'n jälkeen, sai päätökseen orgaanisten aineiden gravimetrisen analyysin kehittämisen, jonka aloitti. suuri ranskalainen tiedemies. 1840-luvulle mennessä Liebig selvitti monien orgaanisten yhdisteiden (esimerkiksi alkaloidien) tarkan koostumuksen ja todisti (yhdessä F. Wöhlerin kanssa) isomeerien olemassaolon. Nämä menetelmät pysyivät käytännössä muuttumattomina monta vuotta , niiden tarkkuus ja monipuolisuus varmistivat orgaanisen kemian nopean kehityksen 1800-luvun jälkipuoliskolla. Lisää parannuksia orgaanisten aineiden alkuaineanalyysin (mikroanalyysin) alalla ilmaantui vasta 1900-luvun alussa. F. Preglin vastaavat tutkimukset palkittiin Nobel-palkinnolla (1923).

Mielenkiintoista on, että sekä A. L. Lavoisier että J. Liebig yrittivät vahvistaa minkä tahansa yksittäisen aineen kvantitatiivisen analyysin tulokset saman aineen vastasynteesillä kiinnittäen huomiota reagenssien kvantitatiivisiin suhteisiin synteesin aikana. A. L. Lavoisier huomautti, että kemialla on yleensä kaksi tapaa määrittää aineen koostumus: synteesi ja analyysi, ja tyytyväisenä ei pidä ajatella, ennen kuin molempia menetelmiä voidaan käyttää todentamiseen. Tämä huomautus on erityisen tärkeä monimutkaisten orgaanisten aineiden tutkijoille, joiden luotettava tunnistaminen, joka paljastaa yhdisteiden rakenteen nykyään, kuten Lavoisierin päivinä, vaatii oikeaa analyyttisten ja synteettisten menetelmien yhdistämistä.

Hiilen ja vedyn havaitseminen.

Menetelmä perustuu orgaanisen aineen hapettumisen reaktioon kupari(II)oksidijauheen kanssa.

Hapetuksen seurauksena analysoitavaan aineeseen kuuluva hiili muodostaa hiili(IV)oksidia ja vety vettä. Kvalitatiivisesti hiili määräytyy valkoisen bariumkarbonaatin muodostumisen perusteella hiili(IV)oksidin ja bariittiveden vuorovaikutuksessa. Vety havaitaan sinisen kiteisen Cu804-5H20:n muodostuksella.

Toteutustekniikka.

Koeputkeen 1 (kuva 2.1) laitetaan kupari(II)oksidijauhetta 10 mm:n korkeuteen, lisätään vastaava määrä orgaanista ainetta ja sekoitetaan huolellisesti. Koeputken 1 yläosaan laitetaan pieni vanupala, jonka päälle kaadetaan ohuena kerroksena valkoista jauhetta ilman vesipitoista kupari(II)sulfaattia. Koeputki 1 suljetaan kaasunpoistoputkella 2 varustetulla tulpalla siten, että sen toinen pää melkein koskettaa vanua ja toinen pää upotetaan koeputkeen 3, jossa on 1 ml bariittivettä. Kuumennetaan varovasti polttimen liekissä, ensin kupari(II)oksidin seoksen yläkerros, sitten pohja

Riisi. 3 Hiilen ja vedyn löytäminen

Hiilen läsnä ollessa bariittiveden sameutta havaitaan bariumkarbonaattisakan muodostumisen vuoksi. Saostuman ilmaantumisen jälkeen putki 3 poistetaan ja putken 1 kuumennusta jatketaan, kunnes saavutetaan vesihöyry ilman vesipitoista kupari(II)sulfaattia. Veden läsnäollessa kupari(II)sulfaattikiteiden värin muutos havaitaan johtuen kiteisen hydraatin CuSO4 * 5H2O muodostumisesta.

halogeenien havaitseminen. Beiliteinin testi.

Menetelmä kloori-, bromi- ja jodiatomien havaitsemiseksi orgaanisista yhdisteistä perustuu kupari(II)oksidin kykyyn hajottaa halogeenipitoisia orgaanisia yhdisteitä korkeissa lämpötiloissa kupari(II)halogenideiksi.

Analysoitu näyte levitetään esikalsinoidun kuparilangan päähän ja kuumennetaan ei-valaisevassa poltinliekissä. Jos näytteessä on halogeeneja, muodostuvat kupari(II)halogenidit pelkistyvät kupari(I)halogenideiksi, jotka , haihtuu, värjää liekin sinivihreäksi (CuCl, CuBr) tai vihreäksi (OD) Fluoriorgaaniset yhdisteet eivät värjää kuparin (I) liekki fluoridi on haihtumaton Reaktio on epäselektiivinen, koska nitriilit, urea, tiourea, yksittäiset pyridiinijohdannaiset, karboksyylihapot, asetyyliasetoni jne. häiritsevät määritystä alkali- ja maa-alkalimetalliliekkejä tarkastellaan sinisen valon suodattimen läpi.

Typen havaitseminen, rikki ja halogeenit. "Lassenin testi"

Menetelmä perustuu orgaanisen aineen fuusioimiseen metallisen natriumin kanssa. Fuusion aikana typpi siirtyy natriumsyanidiksi, rikki natriumsulfidiksi, kloori, bromi, jodi vastaaviksi natriumhalogenideiksi.

Fuusiotekniikka.

A. Kiintoaineet.

Useita testiaineen jyviä (5-10 mg) laitetaan kuivaan (huomio!) tulenkestävään koeputkeen ja lisätään pieni pala (riisinjyvän kokoinen) metallista natriumia. Seosta kuumennetaan varovasti polttimen liekissä, lämmittäen koeputkea tasaisesti, kunnes muodostuu homogeeninen seos. On varmistettava, että natrium sulaa aineen kanssa. Fuusion aikana tapahtuu aineen hajoamista. Fuusioon liittyy usein pieni natriumilähdys ja koeputken sisällön tummuminen syntyneistä kivihiilihiukkasista. Koeputki jäähdytetään huoneenlämpötilaan ja siihen lisätään 5-6 tippaa etyylialkoholia metallisen natriumin poistamiseksi. Sen jälkeen kun on varmistettu, että natriumjäännös on reagoinut (sihiseminen loppuu, kun tippa alkoholia lisätään), koeputkeen kaadetaan 1-1,5 ml vettä ja liuos kuumennetaan kiehuvaksi. Vesi-alkoholiliuos suodatetaan ja sitä käytetään rikin, typen ja halogeenien havaitsemiseen.

B. Nestemäiset aineet.

Tulenkestävä koeputki kiinnitetään pystysuoraan asbestiverkkoon. Koeputkeen laitetaan metallista natriumia ja kuumennetaan sulamiseen asti. Kun natriumhöyryä ilmaantuu, koeaine syötetään pisaroittain. Kuumennusta lisätään, kun aine on hiiltynyt.

B. Erittäin haihtuvia ja sublimoituvia aineita.

Natriumin ja testiaineen seos peitetään noin 1 cm:n paksuisella natronkalkkikerroksella ja sen jälkeen suoritetaan yllä oleva analyysi.

Typen havaitseminen. Typpi havaitaan laadullisesti Preussin sinisen (sininen väritys) muodostumisen kautta.

Määritysmenetelmä. 5 tippaa suodosta, joka on saatu aineen fuusion jälkeen natriumin kanssa, laitetaan koeputkeen ja lisätään 1 tippa fenoliftaleiinin alkoholiliuosta. Purppuranpunaisen värin ilmaantuminen osoittaa emäksistä ympäristöä (jos väriä ei näy, lisää koeputkeen 1-2 tippaa 5-prosenttista natriumhydroksidin vesiliuosta). Lisää sitten 1-2 tippaa 10-prosenttinen rauta(II)sulfaatin vesiliuos, joka sisältää yleensä rauta(III)sulfaatin seoksen, muodostuu likaisen vihreä sakka. Pipetoi 1 tippa sameaa nestettä koeputkesta suodatinpaperille. Heti kun pisara imeytyy paperiin, siihen laitetaan 1 tippa 5 % suolahappoliuosta typpeä, ilmestyy sininen Preussinsininen laikku.

Rikin havaitseminen.

Rikki havaitaan kvalitatiivisesti muodostumalla tummanruskea lyijy(II)sulfidisakka sekä punavioletti kompleksi natriumnitroprussidiliuoksen kanssa.

Määritysmenetelmä. Suodatinpaperin, jonka koko on 3x3 cm, vastakkaiset kulmat kostutetaan suodoksella, joka on saatu sulattamalla aine metalliseen natriumiin (kuva 4).

Riisi. 4. Suorita seu-testi neliönmuotoiselle paperille.

Yhdelle kostealle pisteelle levitetään pisara 1-prosenttista lyijy(II)asetaattiliuosta 3-4 mm etäisyydeltä sen reunasta.

Kosketusrajalle ilmestyy tummanruskea väritys johtuen lyijy(II)sulfidin muodostumisesta.

Pisara natriumnitroprussidiliuosta levitetään toisen pisteen reunalle, "vuotojen" rajalle ilmestyy voimakas punavioletti väri, joka muuttaa väriä vähitellen.

Rikin ja typen havaitseminen yhteisessä läsnäolossa.

Useissa typpeä ja rikkiä sisältävissä orgaanisissa yhdisteissä rikin läsnäolo häiritsee typen avautumista, jolloin typen ja rikin määrittämiseen käytetään hieman modifioitua menetelmää, joka perustuu siihen, että kun natriumsulfidia sisältävä vesiliuos ja natriumsyanidia levitetään suodatinpaperille, jälkimmäinen jakautuu märän pisteen reunalle Tämä tekniikka vaatii tiettyjä taitoja, mikä vaikeuttaa sen käyttöä.

Määritysmenetelmä. Suodos levitetään tipoittain 3 x 3 cm:n suodatinpaperin keskelle, kunnes muodostuu väritön märkä täplä, jonka halkaisija on noin 2 cm.

Riisi. 5. Rikin ja typen havaitseminen yhteisen läsnäolon yhteydessä 1 - tippa rauta(II)sulfaattiliuosta 2 - tippa lyijyasetaattiliuosta; 3 - tippa natriumnitroprussidiliuosta

1 tippa 5-prosenttista rauta(II)sulfaattiliuosta laitetaan täplän keskelle (kuva 5). Kun tippa on imeytynyt, keskelle laitetaan 1 tippa 5-prosenttista suolahappoliuosta. typen läsnäollessa ilmestyy sininen Preussinsininen täplä, jonka jälkeen 1 tippa 1-prosenttista lyijy(II)asetaattiliuosta levitetään märän kohdan reunalle ja 1 tippa natriumnitroprussidiliuosta vastakkaiselle pinnalle. täplän puolella Toisessa tapauksessa punavioletin värinen täplä Reaktioyhtälöt on annettu yllä.

Fluori-ioni havaitaan alitsarinzirkonium-indikaattoripaperin värjäytymisellä tai keltaisella värjäytymisellä sen jälkeen, kun Lassen-testi on tehty happamaksi etikkahapolla.

Halogeenien havaitseminen hopeanitraatilla. Halogeenit löytyvät halogenidi-ionien muodossa muodostamalla hiutaleisia erivärisiä hopeahalogenideja: hopeakloridi on valkoinen sakka, joka tummuu valossa; hopeabromidi - vaaleankeltainen; hopeajodidi - voimakkaan keltainen sakka.

Määritysmenetelmä. Lisätään 5-6 tippaan orgaanisen aineen natriumin sulattamisen jälkeen saatua suodosta 2-3 tippaa laimeaa typpihappoa. Jos aine sisältää rikkiä ja typpeä, liuosta keitetään 1-2 minuuttia rikkivedyn ja syaanivedyn poistamiseksi. happoja, jotka häiritsevät halogeenien määritystä .Lisää sitten 1-2 tippaa 1-prosenttista hopeanitraattiliuosta. Valkoisen sakan esiintyminen osoittaa kloorin, vaaleankeltaisen bromin, keltaisen jodin läsnäolon.

Jos on tarpeen selvittää, onko bromia tai jodia mukana, on suoritettava seuraavat reaktiot:

1. Lisää 3-5 tippaan suodosta, joka on saatu aineen fuusioimisen jälkeen natriumin kanssa, 1-2 tippaa laimeaa rikkihappoa, 1 tippa 5-prosenttista natriumnitriittiliuosta tai 1-prosenttista rauta(III)kloridiliuosta. ja 1 ml kloroformia.

Kun sitä ravistellaan jodin läsnäollessa, kloroformikerros muuttuu purppuraiseksi.

2. Lisätään 3-5 tippaan suodosta, joka on saatu aineen ja natriumin fuusioitumisen jälkeen, 2-3 tippaa laimennettua suolahappoa, 1-2 tippaa 5-prosenttista kloramiiniliuosta ja 1 ml kloroformia.

Bromin läsnä ollessa kloroformikerros muuttuu kellanruskeaksi.

B. Halogeenien löytäminen Stepanovin menetelmällä. Se perustuu kovalenttisesti sitoutuneen halogeenin muuttamiseen orgaanisessa yhdisteessä ionitilaan alkoholiliuoksessa olevan metallisen natriumin vaikutuksesta.

Fosforin tunnistus. Yksi fosforin havaitsemismenetelmistä perustuu orgaanisen aineen hapetukseen magnesiumoksidilla, jolloin orgaanisesti sitoutunut fosfori muunnetaan fosfaatti-ioniksi, joka havaitaan reaktiolla molybdeeninesteen kanssa.

Määritysmenetelmä. Useita aineen jyviä (5-10 mg) sekoitetaan kaksinkertaiseen määrään magnesiumoksidia ja poltetaan tuhkaksi posliiniupokkaassa ensin kohtalaisella ja sitten voimakkaalla kuumennuksella Jäähdytyksen jälkeen tuhka liuotetaan väkevään typpihappoon, 0,5 ml saadusta liuoksesta siirretään koeputkeen, lisätään 0,5 ml molybdeeninestettä ja kuumennetaan.

Keltaisen ammoniumfosfomolybdaatin sakan ilmaantuminen osoittaa fosforin esiintymisen orgaanisessa aineessa.

3. Laadullinen analyysi funktionaalisten ryhmien mukaan

Perustuu funktionaalisten ryhmien selektiivisiin reaktioihin (katso aiheen esitys).

Tässä tapauksessa käytetään selektiivisiä saostumisreaktioita, kompleksin muodostusta, hajoamista ja tyypillisten reaktiotuotteiden vapautumista ja muita. Esityksessä on esimerkkejä tällaisista reaktioista.

Mielenkiintoista on, että orgaanisten yhdisteiden muodostumista, jotka tunnetaan orgaanisina analyyttisinä reagensseina, voidaan käyttää bulkkien havaitsemiseen ja tunnistamiseen. Esimerkiksi dimetyyliglyoksiimin analogit ovat vuorovaikutuksessa nikkelin ja palladiumin kanssa ja nitrosonaftolit ja nitrosofenolit koboltin, raudan ja palladiumin kanssa. Näitä reaktioita voidaan käyttää havaitsemiseen ja tunnistamiseen (katso aiheen esitys).

4. Tunnistaminen.

Orgaanisten aineiden puhtausasteen määritys

Yleisin menetelmä aineen puhtauden määrittämiseksi on mittaus kiehumispiste tislauksen ja rektifioinnin aikana käytetään useimmiten orgaanisten aineiden puhdistamiseen. Tätä varten neste laitetaan tislauskolviin (pyörepohjaiseen pulloon, jossa on kaulaan juotettu tyhjennysputki), joka suljetaan lämpömittarilla varustetulla tulpalla laitetaan siihen ja liitetään jääkaappiin. Lämpömittaripallon tulee olla sivuputkessa hieman korkeampia reikiä, joiden kautta höyryä poistuu. Lämpömittarin pallo upotettuna kiehuvan nesteen höyryyn ottaa tämän höyryn lämpötilan, mikä voi luettava lämpömittarin asteikolta. aneroidibarometrin avulla ilmakehän paineen kiinnitys ja tarvittaessa korjaus. Jos tislataan kemiallisesti puhdasta tuotetta, kiehumispiste pysyy vakiona koko tislausajan. Jos saastunutta ainetta tislataan, Lämpötila tislauksen aikana kohoaa, kun lisää poistetaan matalalla kiehuvassa lämpötilassa sotku.

Toinen yleisesti käytetty menetelmä aineen puhtausasteen määrittämiseksi on määrittää sulamispiste.Tätä tarkoitusta varten pieni määrä testiainetta asetetaan toisesta päästä tiivistettyyn kapillaariputkeen, joka kiinnitetään lämpömittariin siten, että aine on samalla tasolla lämpömittarin pallon kanssa. Lämpömittari, jossa putki on kiinnitetty se upotetaan aineen kanssa johonkin korkealla kiehuvaan nesteeseen, esimerkiksi glyseriiniin, ja kuumennetaan hitaasti miedolla lämmöllä tarkkailemalla ainetta ja lämpötilan nousua. Jos aine on puhdasta, sulamishetki on helppo havaita, koska aine sulaa jyrkästi ja putken sisältö muuttuu välittömästi läpinäkyväksi Merkitse tällä hetkellä lämpömittarin lukema Kontaminoituneet aineet sulavat yleensä alemmassa lämpötilassa ja laajalla alueella.

Voit hallita aineen puhtausastetta mittaamalla tiheys.Nesteiden tai kiinteiden aineiden tiheyden määrittämiseen niitä käytetään useimmiten pyknometri Jälkimmäinen yksinkertaisimmassa muodossaan on pullo, joka on varustettu lasihiostulpalla, jossa on ohut sisäkapillaari, jonka läsnäolo myötävaikuttaa tilavuuden pysyvyyden tarkempaan noudattamiseen pyknometriä täytettäessä. Jälkimmäisen tilavuus, mukaan lukien kapillaari, löydetään punnitsemalla se vedellä.

Nesteen tiheyden pyknometrinen määritys rajoittuu yksinkertaisesti sen punnitsemiseen pyknometrillä. Tietäen massa ja tilavuus, on helppo löytää haluttu nesteen tiheys - tai muu neste, jonka tiheys tunnetaan ja joka ei ole vuorovaikutuksessa nesteen kanssa. tutkittava aine) ja punnitaan uudelleen. Kummankin punnituksen ero mahdollistaa pyknometrin aineella täyttämättömän osan tilavuuden ja sen jälkeen tutkimukseen otetun aineen tilavuuden. Tietäen massa ja tilavuus, se on haluttu aineen tiheys on helppo löytää.

Hyvin usein orgaanisen aineen puhtausasteen arvioimiseksi mittaa taitekerroin. Taitekertoimen arvo annetaan yleensä natriumin spektrin keltaiselle viivalla aallonpituudella D= 589,3 nm (viiva D).

Taitekerroin määritetään yleensä käyttämällä refraktometri.Tämän menetelmän etuna orgaanisen aineen puhtausasteen määrittämisessä on se, että taitekertoimen mittaamiseen tarvitaan vain muutama pisara testiyhdistettä.Tässä käsikirjassa esitellään tärkeimpien orgaanisten aineiden tarkastelut fysikaaliset ominaisuudet. että yleinen menetelmä orgaanisen aineen puhtausasteen määrittämiseksi on kromatografia Tämän menetelmän avulla voidaan paitsi osoittaa, kuinka puhdas tietty aine on, myös osoittaa, mitä tiettyjä epäpuhtauksia ja kuinka paljon se sisältää.