"Chimie. Nota 10". O.S. Gabrielyan (gdz)

Analiza calitativă a compuşilor organici | Detectarea carbonului, hidrogenului și halogenilor

Experiență 1. Detectarea carbonului și hidrogenului într-un compus organic.
Condiții de muncă:
Dispozitivul a fost asamblat așa cum se arată în fig. 44 de manuale. Se toarnă un praf de zahăr și puțin oxid de cupru (II) CuO în eprubetă. Au pus un mic tampon de vată într-o eprubetă, undeva la nivelul a două treimi din acesta, apoi au turnat puțin sulfat de cupru anhidru CuSO 4 . Eprubeta a fost închisă cu un dop cu tub de evacuare a gazului, astfel încât capătul său inferior a fost coborât într-o altă eprubetă cu hidroxid de calciu Ca(OH)2 turnat în prealabil în ea. Încălziți eprubeta în flacăra unui arzător. Observăm eliberarea de bule de gaz din tub, turbiditatea apei de var și albastrul pulberii albe de CuSO4.
C 12 H 22 O 11 + 24CuO → 12CO 2 + 11H 2 O + 24Cu
Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O
CuS04 + 5H20 → CuS04. 5H2O
Concluzie: Substanța inițială conține carbon și hidrogen, deoarece dioxidul de carbon și apa au fost obținute ca urmare a oxidării și nu au fost conținute în oxidatorul CuO.

Experiență 2. Detectarea halogenilor
Condiții de muncă:
Au luat un fir de cupru, îndoit la capăt cu o buclă cu clești, l-au calcinat la flacără până s-a format un strat negru de oxid de cupru (II) CuO. Apoi firul răcit a fost scufundat într-o soluție de cloroform și adus din nou în flacăra arzătorului. Observăm colorarea flăcării într-o culoare verde-albăstruie, deoarece sărurile de cupru colorează flacăra.
5CuO + 2CHCl 3 \u003d 3CuCl 2 + 2CO 2 + H 2 O + 2Cu

Caracteristici ale analizei compușilor organici:

• - Reacțiile cu substanțele organice decurg lent cu formarea de produși intermediari.
• - Substantele organice sunt termolabile, carbonizante la incalzire.

Analiza farmaceutică a substanțelor medicinale organice se bazează pe principiile analizei funcționale și elementare.

Analiza functionala - analiza pe grupe functionale, i.e. atomi, grupuri de atomi sau centre de reacție care determină proprietățile fizice, chimice sau farmacologice ale medicamentelor.

Analiza elementară este utilizată pentru a testa autenticitatea substanțelor medicinale organice care conțin sulf, azot, fosfor, halogeni, arsen și metale în moleculă. Atomii acestor elemente se găsesc în compușii medicinali organoelementali în stare neionizată; o condiție necesară pentru testarea autenticității lor este mineralizarea prealabilă.

Poate fi substanțe lichide, solide și gazoase. Compușii gazoși și lichizi au în principal un efect narcotic. Efectul scade de la F - Cl - Br - I. Derivații de iod au în principal efect antiseptic. Comunicare C-F; C-I; C-Br; C-Cl este covalent, prin urmare, pentru analiza farmaceutică, reacțiile ionice sunt utilizate după mineralizarea substanței.

Autenticitatea preparatelor din derivati ​​lichizi de halogen ai hidrocarburilor se stabileste prin constante fizice (punct de fierbere, densitate, solubilitate) si prin prezenta halogenului. Cea mai obiectivă este metoda de stabilire a autenticității identității spectrelor IR ale medicamentului și probelor standard.

Pentru a demonstra prezența halogenilor în moleculă se utilizează testul Beilstein și diverse metode de mineralizare.

Tabelul 1. Proprietățile compușilor halogenați

Chloroethyl Aethylii cloridum (INN Clorura de etil)	Fluorotan 1,1,1-trifluor-2clor-2-brometan (INN Halothane)	Bromocampfor 3-bromo-1,7,7,trimetilbicicloheptanonă-2
Lichidul este transparent, incolor, ușor volatil, cu un miros deosebit, greu solubil în apă, miscibil cu alcool și eter în orice raport.	Lichid incolor, transparent, greu, volatil, cu miros caracteristic, ușor solubil în apă, miscibil cu alcool, eter, cloroform.	Pulbere cristalină albă sau cristale incolore, miros și gust, foarte puțin solubilă în apă, ușor solubilă în alcool și cloroform.
Bilignostum pro injectionibus Bilignost Acid bis-(2,4,6-triiodo-3-carboxianilid) adipic	Bromisoval 2-bromoizovalerianil-uree
Pulbere cristalina alba, gust usor amar, practic insolubila in apa, alcool, cloroform.	Pulbere cristalină albă sau cristale incolore cu miros specific ușor, ușor solubile în apă, solubile în alcool.

Testul Beilstein

Prezența unui halogen se dovedește prin calcinarea substanței în stare solidă pe un fir de cupru. În prezența halogenilor, se formează halogenuri de cupru, colorând flacăra verde sau albastru-verde.

Halogenii dintr-o moleculă organică sunt legați printr-o legătură covalentă, al cărei grad de rezistență depinde de structura chimică a derivatului de halogen, prin urmare, sunt necesare diferite condiții pentru eliminarea unui halogen pentru a-l transfera într-o stare ionizată. Ionii de halogenură rezultați sunt detectați prin reacții analitice convenționale.

cloroetil

· Metoda de mineralizare - fierbere cu o soluție alcoolică de alcali (având în vedere punctul de fierbere scăzut, determinarea se efectuează cu un condensator de reflux).

CH3CH2CI + KOH c KCI + C2H5OH

Ionul de clorură rezultat este detectat cu o soluție de azotat de argint prin formarea unui precipitat alb coagulat.

Cl- + AgNO 3 > AgCl + NO 3 -

Fluorotan

Metoda de mineralizare - fuziune cu sodiu metalic

F3C-CHClBr + 5Na + 4H2O> 3NaF + NaCl + 2NaBr + 2CO2

Ionii de clorură și bromură rezultați sunt detectați cu o soluție de nitrat de argint prin formarea de precipitate albe brânzoase și gălbui.

Ionul de fluor este dovedit prin reacțiile:

• - reacția cu o soluție de roșu alizarina și o soluție de azotat de zirconiu, în prezența F- culoarea roșie se transformă în galben deschis;
• - interacțiunea cu sărurile de calciu solubile (un precipitat alb de fluorură de calciu precipită);
• - reacția de decolorare a tiocianatului de fier (roșu).
• Când se adaugă la ftorotane conc. H2S04, medicamentul se află în stratul inferior.

Bromisoval

Metoda de mineralizare - fierbere cu alcali (hidroliza alcalina in solutie apoasa), apare miros de amoniac:

· Incalzire cu conc. acid sulfuric - miros de acid izovaleric

Bromocampfor

Metoda de mineralizare prin metoda de mineralizare reducătoare (cu zinc metalic în mediu alcalin)

Ionul de bromură este determinat prin reacția cu cloramina B.

Bilignost

• · Metoda de mineralizare - încălzire cu acid sulfuric concentrat: se remarcă apariţia vaporilor violet de iod molecular.
• · Spectroscopia IR - 0,001% soluție de medicament în soluție de hidroxid de sodiu 0,1 N în intervalul de la 220 la 300 nm are un maxim de absorbție la l=236 nm.

Iodoform

• Metode de mineralizare:
  • 1) piroliza într-o eprubetă uscată, se eliberează vapori violet de iod
  • 4CHI 3 + 5O 2 > 6I 2 + 4CO 2 + 2H 2 O
  • 2) incalzire cu conc. acid sulfuric
  • 2CHI 3 + H 2 SO 4 > 3I 2 + 2CO 2 + 2H 2 O + SO 3

Calitate bună (puritatea hidrocarburilor halogenate).

Buna calitate a cloretilului și halotanului se verifică prin stabilirea acidității sau alcalinității, absenței sau conținutului acceptabil de stabilizatori (timol în halotan - 0,01%), impurități organice străine, impurități de clor liber (brom în halotan), cloruri, bromuri, non -reziduu volatil.

• 1) Cloroetil: 1. Determinați punctul de fierbere și densitatea,
• 2. Amestec inadmisibil de alcool etilic (reacție de formare a iodoformului)
• 2) Bilignost: 1. Încălzirea cu kH 2 SO 4 şi formarea vaporilor violet I 2
• 2. Spectroscopie IR
• 3) Fluorotan: 1. Spectroscopie IR
• 2. t fierbere; densitate; indicele de refracție
• 3. nu ar trebui să existe impurități Cl- și Br-

Determinarea cantitativă a cloretil GF nu este furnizată, dar se poate realiza prin metoda argentometriei sau mercurometriei.

Metoda de determinare cantitativă - titrare argentometrică inversă conform Folhard după mineralizare (vezi reacția în definiția autenticității).

1. Reacția înainte de titrare:

titrarea cloroetilului medicamentului farmaceutic

NaBr + AgNO3 > AgBrv+ NaNO3

2. Reacția de titrare:

AgN03 + NH4SCN > AgSCN v + NH4NO3

• 3. La punctul de echivalență:
• 3NH4SCN + Fe (NH4) (S04)2>

Metoda cantitativă - titrare argentometrică Kolthoff după mineralizare (reacții vezi identificare).

• 1. Reacția înainte de titrare:
• 3NH 4 SCN + Fe (NH 4) (SO 4) 2 > Fe (SCN) 3 + 2 (NH 4) 2 SO 4

cantitatea exactă roșu maronie

2. Reacția de titrare:

NaBr + AgNO3 > AgBrv+ NaNO3

3. La punctul de echivalență:

AgN03 + NH4SCN > AgSCNv + NH4NO3

albire

Bilignost

Metoda de determinare cantitativă este iodometria indirectă după scindarea oxidativă a bilignost-ului la iod atunci când este încălzit cu o soluție de permanganat de potasiu într-un mediu acid, excesul de permanganat de potasiu este îndepărtat cu azotat de sodiu și o soluție de uree este adăugată la amestec pentru a elimina excesul. acid azotat.

Titrantul este 0,1 mol/l soluție de titsulfat de sodiu, indicatorul este amidonul, la punctul de echivalență se observă dispariția culorii albastre a amidonului.

Schema de reactie:

t; KMnO4 + H2S04

RI 6 > 12 IO 3 -

Reacția de izolare a substituenților:

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

Reacția de titrare:

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

Iodoform

Metoda de determinare cantitativă este titrarea argentometrică inversă conform Folgard după mineralizare.

Mineralizare:

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

Reacția de titrare:

AgN03 + NH4SCN > AgSCN v + NH4NO3

În punctul de echivalență:

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

Depozitare

Cloroetil în fiole într-un loc răcoros, întunecat, fluorotan și biggnost în sticle de sticlă portocalie într-un loc uscat, răcoros și întunecat. Bromocampforul se păstrează în sticle de sticlă portocalie într-un loc răcoros și uscat.

Cloroetilul este folosit pentru anestezie locală, halotanul pentru anestezie. Bromocampforul este folosit ca sedativ (uneori pentru a opri lactația). Bromisovalul este un medicament hipnotic, bilignost este utilizat ca substanță radioopacă sub formă de amestec de săruri în soluție.

Literatură

• 1. Farmacopeea de stat URSS / Ministerul Sănătății al URSS. - X ed. - M.: Medicină, 1968. - S. 78, 134, 141, 143, 186, 373.537
• 2. Farmacopeea de Stat a Emisiunea URSS. 1. Metode generale de analiză. Materiale din plante medicinale / Ministerul Sănătății al URSS. - Ed. a 11-a, add. - M.: Medicină, 1989. - S. 165-180, 194-199
• 3. Material de curs.
• 4. Chimie farmaceutică. La ora 2: manual / V. G. Belikov - ed. a IV-a, revăzută. si suplimentare - M.: MEDpress-inform, 2007. - S. 178-179, 329-332
• 5. Ghid pentru studii de laborator în chimia farmaceutică. Editat de A.P. Arzamastsev, p. 152-156.

Anexa 1

Articole din farmacopee

Bilignost

Acid bis-(2,4,6-triiodo-3-carboxianilid) adipic

C 20 H 14 I 6 N 2 O 6 M. c. 1139,8

Descriere. Pulbere cristalină fină albă sau aproape albă, cu gust ușor amar.

Solubilitate. Practic insolubil în apă, alcool 95%, eter și cloroform, ușor solubil în soluții de alcalii caustici și amoniac.

Autenticitate. 0,001% soluție de medicament în 0,1 N. soluția de hidroxid de sodiu în intervalul de la 220 la 300 nm are un maxim de absorbție la o lungime de undă de aproximativ 236 nm.

Când 0,1 g de medicament este încălzit cu 1 ml de acid sulfuric concentrat, se eliberează vapori violet de iod.

Culoarea soluției. 2 g de medicament se dizolvă în 4 ml de 1 N. soluție de hidroxid de sodiu, se filtrează și se spală filtrul cu apă pentru a obține 10 ml de filtrat. Culoarea soluției rezultate nu trebuie să fie mai intensă decât standardul nr. 4b sau nr. 4c.

Test cu peroxid de hidrogen. La 1 ml din soluția rezultată se adaugă 1 ml peroxid de hidrogen; turbiditatea nu trebuie să apară în 10-15 minute.

Compuși cu o grupare amino deschisă. 1 g de medicament este agitat cu 10 ml de acid acetic glacial și filtrat. La 5 ml de filtrat limpede se adaugă 3 picături de soluție de azotat de sodiu 0,1 mol. După 5 minute, culoarea care apare nu trebuie să fie mai intensă decât standardul Nr. 2g.

Aciditate. 0,2 g de medicament se agită timp de 1 minut cu apă clocotită (de 4 ori 2 ml) și se filtrează până se obține un filtrat limpede. Titrează filtratele combinate! 0,05 n. soluție de hidroxid de sodiu (indicator - fenolftaleină). Pentru titrare, nu trebuie cheltuiți mai mult de 0,1 ml de 0,05 N. soluție de hidroxid de sodiu.

Cloruri. 2 g de medicament se agită cu 20 ml apă și se filtrează până se obține un filtrat limpede. 5 ml din filtrat, completați cu 10 ml cu apă, trebuie să treacă testul de clorură (nu mai mult de 0,004% în preparat).

Fosfor. 1 g de medicament se pune într-un creuzet și se cenuşează până se obține un reziduu alb. La reziduu se adaugă 5 ml de acid azotic diluat și se evaporă la sec, după care reziduul din creuzet se amestecă bine cu 2 ml apă fierbinte și se filtrează într-o eprubetă printr-un filtru mic. Crezetul și filtrul se spală cu 1 ml apă fierbinte, colectând filtratul în același tub, apoi se adaugă 3 ml soluție de molibdat de amoniu și se lasă timp de 15 minute într-o baie la o temperatură de 38--40°. soluția poate avea o culoare gălbuie, dar trebuie să rămână transparentă (nu mai mult de 0,0001% în preparat).

Monoclorură de iod. 0,2 g de medicament se agită cu 20 ml apă și se filtrează până se obține un filtrat limpede. La 10 ml de filtrat se adaugă 0,5 g de iodură de potasiu, 2 ml de acid clorhidric și 1 ml de cloroform. Stratul de cloroform trebuie să rămână incolor.

Fier. 0,5 g de medicament trebuie să treacă testul de fier (nu mai mult de 0,02% în medicament). Comparația se face cu un standard preparat din 3,5 ml soluție standard B și 6,5 ml apă.

Cenușa sulfatată din 1 g de medicament nu trebuie să depășească 0,1%.

Metale grele. Cenușa sulfatată din 0,5 g de preparat trebuie să treacă testul pentru metale grele (nu mai mult de 0,001% în preparat).

Arsenic. 0,5 g de preparat trebuie să treacă testul pentru arsenic (nu mai mult de 0,0001% în preparat).

Cuantificare. Aproximativ 0,3 g de medicament (cântărit cu precizie) se pun într-un balon cotat de 100 ml, se dizolvă în 5 ml soluție de hidroxid de sodiu, se completează cu apă până la semn și se amestecă. 10 ml din soluția rezultată se pun într-un balon cu o capacitate de 250 ml, se adaugă 5 ml soluție de permanganat de potasiu 5% și se adaugă cu grijă de-a lungul pereților 10 ml acid sulfuric concentrat, 0,5--1 ml. balonul, cu agitare, și lăsat timp de 10 minute. Se adauga apoi incet, 1 picatura la fiecare 2-3 secunde, amestecand puternic. soluție de nitrit de sodiu până când lichidul devine incolor și dioxidul de mangan se dizolvă. După aceea, adăugați imediat 10 ml de soluție de uree 10% și amestecați până când bulele dispar complet, în timp ce spălați nitritul de sodiu de pe pereții balonului. Apoi se adaugă la soluție 100 ml de apă, 10 ml dintr-o soluție de iodură de potasiu proaspăt preparată, iar iodul eliberat este titrat cu 0,1 N. soluție de tiosulfat de sodiu (indicator - amidon).

1 ml 0,1 n. Soluția de tiosulfat de sodiu corespunde la 0,003166 g C 20 H 14 l 6 N 2 0 6 , care ar trebui să fie de cel puțin 99,0% în preparat.

Depozitare. Lista B. În borcane de sticlă portocalie, ferite de lumină.

Agent radioopac.

Iodoform

Triiodometan

CHI 3 M.v. 393,73

Descriere. Mici cristale lamelare strălucitoare sau pulbere fin-cristalină de culoare galben-lămâie, miros persistent caracteristic ascuțit. Volatil deja la temperatura obișnuită, distilat cu vapori de apă. Soluțiile medicamentului se descompun rapid prin acțiunea luminii și a aerului cu eliberarea de iod.

Solubilitate. Practic insolubil în apă, puțin solubil în alcool, solubil în eter și cloroform, ușor solubil în glicerină. uleiuri grase și esențiale.

Autenticitate, 0,1 g de medicament sunt încălzite într-o eprubetă pe flacăra arzătorului; se eliberează vapori violet de iod.

Punct de topire 116--120° (cu descompunere).

Substanțe colorante. 5 g de medicament se agită energic timp de 1 minut cu 50 ml apă și se filtrează. Filtratul trebuie să fie incolor.

aciditate sau alcalinitate. La 10 ml de filtrat se adaugă 2 picături de soluție de albastru de bromtimol. Culoarea galben-verde care apare ar trebui să devină albastră din adăugarea a cel mult 0,1 ml de 0,1 N. soluție de hidroxid de sodiu sau galben din adăugarea a cel mult 0,05 ml de 0,1 n. soluție de acid clorhidric.

Halogeni. 5 ml din același filtrat, diluat cu apă la 10 ml, trebuie să treacă testul de clorură (nu mai mult de 0,004% în preparat).

sulfați. 10 ml din același filtrat trebuie să treacă testul sulfatului (nu mai mult de 0,01% în formulare).

Cenușa din 0,5 g de medicament nu trebuie să depășească 0,1%.

Cuantificare. Aproximativ 0,2 g de medicament (cântărit cu precizie) se pun într-un balon conic cu o capacitate de 250--300 ml, dizolvat în alcool 25 sau 95%, 25 ml de 0,1 n. soluție de azotat de argint, 10 ml acid azotic și încălzit la reflux pe baie de apă timp de 30 de minute, ferind balonul de reacție de lumină. Frigiderul se spală cu apă, se adaugă 100 ml apă în balon iar excesul de azotat de argint se titrează cu 0,1 N. soluție de tiocianat de amoniu (indicator - alaun de fier amoniu).

În paralel, efectuați un experiment de control.

1 ml 0,1 n. Soluția de azotat de argint corespunde la 0,01312 g de CHI3, care ar trebui să fie de cel puțin 99,0% în preparat.

Depozitare. Într-un recipient bine închis, ferit de lumină, la loc răcoros.

Analiza calitativa. Scop, metode posibile. Analiza chimică calitativă a substanțelor anorganice și organice

Analiza calitativă are propriile sale scop detectarea anumitor substanţe sau componente ale acestora în obiectul analizat. Detectarea este efectuată de Identificare substanțe, adică stabilirea identității (asemănării) SA a obiectului analizat și SA cunoscută a substanțelor determinate în condițiile metodei de analiză aplicate. Pentru a face acest lucru, această metodă examinează preliminar substanțele de referință (Secțiunea 2.1), în care se cunoaște prezența substanțelor care urmează să fie determinate. De exemplu, s-a constatat că prezența unei linii spectrale cu o lungime de undă de 350,11 nm în spectrul de emisie al aliajului, atunci când spectrul este excitat de un arc electric, indică prezența bariului în aliaj; albastrul unei soluții apoase atunci când i se adaugă amidon este un AC pentru prezența I 2 în ea și invers.

Analiza calitativă precede întotdeauna cantitativă.

În prezent, analiza calitativă se realizează prin metode instrumentale: spectrală, cromatografică, electrochimică etc. Metodele chimice sunt utilizate în anumite etape instrumentale (deschiderea probei, separarea și concentrarea etc.), dar uneori folosind analiza chimică, se pot obține rezultate mai mult. simplu și rapid, de exemplu, să se stabilească prezența legăturilor duble și triple în hidrocarburile nesaturate prin trecerea lor prin apă cu brom sau o soluție apoasă de KMnO 4 . În acest caz, soluțiile își pierd culoarea.

O analiză chimică calitativă detaliată face posibilă determinarea compozițiilor elementare (atomice), ionice, moleculare (materiale), funcționale, structurale și de fază ale substanțelor anorganice și organice.

În analiza substanțelor anorganice, analizele elementare și ionice au o importanță primordială, deoarece cunoașterea compoziției elementare și ionice este suficientă pentru a stabili compoziția materială a substanțelor anorganice. Proprietățile substanțelor organice sunt determinate de compoziția lor elementară, dar și de structura lor, de prezența diferitelor grupe funcționale. Prin urmare, analiza substanțelor organice are specificul ei.

Analiza chimică calitativă se bazează pe un sistem de reacții chimice caracteristice unei substanțe date – separare, separare și detecție.

Următoarele cerințe se aplică reacțiilor chimice în analiza calitativă.

1. Reacția ar trebui să aibă loc aproape instantaneu.

2. Reacția trebuie să fie ireversibilă.

3. Reacția trebuie să fie însoțită de un efect extern (AS):

a) o modificare a culorii soluției;

b) formarea sau dizolvarea unui precipitat;

c) eliberarea de substanţe gazoase;

d) colorarea la flacără etc.

4. Reacția trebuie să fie sensibilă și, dacă este posibil, specifică.

Se numesc reacții care fac posibilă obținerea unui efect extern cu un analit analitic și substanța adăugată pentru aceasta - reactiv . Reacțiile analitice efectuate între solide sunt denumite „ mod uscat ", iar în soluții -" mod umed ».

Reacțiile „uscate” includ reacțiile efectuate prin măcinarea unei substanțe solide de testat cu un reactiv solid, precum și prin obținerea de pahare colorate (perle) prin topirea unor elemente cu borax.

Mult mai des, analiza se efectuează „mod umed”, pentru care analitul este transferat în soluție. Pot fi efectuate reacții cu soluții eprubetă, picurare și microcristalină metode. În semimicroanaliza eprubetă se realizează în eprubete cu o capacitate de 2-5 cm 3 . Pentru separarea precipitatelor se folosește centrifugarea, iar evaporarea se realizează în pahare sau creuzete de porțelan. Analiza picăturilor (N.A. Tananaev, 1920) se realizează pe plăci de porțelan sau benzi de hârtie filtrată, obținându-se reacții de culoare prin adăugarea unei picături de soluție de reactiv la o picătură de soluție a unei substanțe. Analiza microcristalină se bazează pe detectarea componentelor prin reacții care formează compuși cu o culoare și formă caracteristice cristalelor observate la microscop.

Pentru analiza chimică calitativă se folosesc toate tipurile cunoscute de reacții: acido-bazică, redox, precipitare, formare complexă și altele.

Analiza calitativă a soluțiilor de substanțe anorganice se reduce la detectarea cationilor și anionilor. Pentru această utilizare general și privat reactii. Reacțiile generale dau un efect extern similar (AC) cu mulți ioni (de exemplu, formarea precipitatelor de sulfați, carbonați, fosfați etc. prin cationi) și reacții private cu 2-5 ioni. Cu cât mai puțini ioni dau un AS similar, cu atât reacția este considerată mai selectivă (selectivă). Reacția se numește specific când permite detectarea unui ion în prezența tuturor celorlalți. Specifică, de exemplu, ionului de amoniu este reacția:

NH 4 Cl + KOH  NH 3  + KCl + H 2 O

Amoniacul este detectat prin miros sau prin culoarea albastră a unei hârtie de turnesol roșie înmuiată în apă și plasată peste o eprubetă.

Selectivitatea reacțiilor poate fi mărită prin modificarea condițiilor acestora (pH) sau prin aplicarea mascării. mascarea este de a reduce concentrația ionilor de interferență în soluție sub limita de detectare a acestora, de exemplu, prin legarea lor în complexe incolore.

Dacă compoziția soluției analizate este simplă, atunci se analizează după mascare fracționat cale. Constă în detectarea în orice secvență a unui ion în prezența tuturor celorlalți cu ajutorul reacțiilor specifice care se desfășoară în porțiuni separate ale soluției analizate. Deoarece există puține reacții specifice, atunci când se analizează un amestec ionic complex, se utilizează sistematic cale. Această metodă se bazează pe separarea unui amestec în grupuri de ioni cu proprietăți chimice similare prin transformarea acestora în precipitate folosind reactivi de grup, iar reactivii de grup acționează asupra aceleiași porțiuni din soluția analizată conform unui anumit sistem, într-o secvență strict definită. Precipitatele sunt separate unele de altele (de exemplu, prin centrifugare), apoi se dizolvă într-un anumit mod și se obține o serie de soluții, ceea ce face posibilă detectarea unui ion individual în fiecare printr-o reacție specifică la acesta.

Există mai multe metode sistematice de analiză, denumite după grupul de reactivi utilizați: hidrogen sulfurat, acido-bazic, amoniac-fosfat alte. Metoda clasică de hidrogen sulfurat se bazează pe separarea cationilor în 5 grupe prin obținerea sulfurilor sau compușilor lor sulfurați atunci când sunt expuși la H 2 S, (NH 4) 2 S, NaS în diferite condiții.

Mai utilizată, accesibilă și sigură este metoda acido-bazică, în care cationii sunt împărțiți în 6 grupe (Tabelul 1.3.1.). Numărul grupului indică secvența expunerii la reactiv.

Tabelul 1.3.1

Clasificarea cationilor după metoda acido-bazică

Număr de grup		Reactiv de grup	Solubilitatea compușilor
	Ag+, Pb2+, Hg22+		Clorurile sunt insolubile în apă
	Ca2+, Sr2+, Ba2+		Sulfații sunt insolubili în apă
	Zn 2+ , Al 3+ , Cr 3+ , Sn 2+ , Si 4+ , ​​​​As		Hidroxizii sunt amfoteri, solubili în exces alcalin
	Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Bi 3+ , Sb 3+ , Sb 5+		Hidroxizii sunt insolubili în exces de NaOH sau NH3
Număr de grup		Reactiv de grup	Solubilitatea compușilor
	Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Hg 2+		Hidroxizii se dizolvă în exces NH3 cu formarea de compuși complecși
	Na+, K+, NH4+		Clorurile, sulfații, hidroxizii sunt solubili în apă

Anionii din analiză practic nu interferează unul cu celălalt, prin urmare, reactivii de grup nu sunt utilizați pentru separare, ci pentru a verifica prezența sau absența unui anumit grup de anioni. Nu există o clasificare consecventă a anionilor în grupuri.

În cel mai simplu mod, ele pot fi împărțite în două grupe în raport cu ionul Ba 2+:

a) dând compuși foarte solubili în apă: Cl - , Br - , I - , CN - , SCN - , S 2- , NO 2 2- , NO 3 3- , MnO 4- , CH 3 COO - , ClO 4 - , Cl03-, ClO-;

b) dând compuși slab solubili în apă: 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- , Cr042-, PO43-, AsO43-, AsO33-.

Analiza chimică calitativă a substanțelor organice se împarte în elementar , funcţional , structural și molecular .

Analiza începe cu teste preliminare ale materiei organice. Pentru solide, măsurați t topirea. , pentru lichid - t kip sau , indicele de refracție. Masa molară se determină prin scăderea t înghețată sau creșterea t balotului, adică prin metode crioscopice sau ebulioscopice. O caracteristică importantă este solubilitatea, pe baza căreia există scheme de clasificare pentru substanțele organice. De exemplu, dacă o substanță nu se dizolvă în H 2 O, ci se dizolvă într-o soluție 5% NaOH sau NaHCO 3, atunci ea aparține unui grup de substanțe care include acizi organici puternici, acizi carboxilici cu mai mult de șase atomi de carbon, fenoli. cu substituenți în poziții orto și para, -dicetone.

Tabelul 1.3.2

Reacții pentru identificarea compușilor organici

Tipul conexiunii	Grupul funcțional implicat în reacție
Aldehidă		a) 2,4 - dinitrofenilhidrozidă b) clorhidrat de hidroxilamină c) sulfat acid de sodiu
		a) acid azotos b) clorură de benzensulfonil
hidrocarbură aromatică		Azoxibenzen și clorură de aluminiu
		Vezi aldehida
hidrocarbură nesaturată	C \u003d C - - C ≡ C -	a) Soluție de KMnO 4 b) Soluție de Br 2 în CCL 4
Compus nitro		a) Fe (OH) 2 (sare Mohr + KOH) b) praf de zinc + NH 4 Cl c) soluție 20% NaOH
		a) (NH 4) 2 b) ZnCl 2 soluție în HCl c) acid iod
		a) FeCl 3 în piridină b) apă cu brom
Eterul este simplu		a) acid iodhidric b) apa cu brom
Complexul eteric		a) soluție de NaOH (sau KOH) b) clorhidrat de hidroxilamină

Analiza elementară detectează elemente incluse în moleculele substanțelor organice (C, H, O, N, S, P, Cl etc.). În cele mai multe cazuri, materia organică se descompune, produsele de descompunere sunt dizolvate, iar elementele din soluția rezultată sunt determinate ca în substanțele anorganice. De exemplu, când este detectat azot, proba este fuzionată cu potasiu metalic pentru a forma KCN, care este tratat cu FeS04 și transformat în K4. Adăugând la acestea din urmă o soluție de ioni de Fe 3+, se obține Fe 4 3 - albastru prusac (AC pentru prezența azotului).

Analiza funcțională determină tipul grupului funcțional. De exemplu, o reacție cu (NH 4) 2 poate detecta alcool, iar cu o soluție de KMnO 4 se pot distinge alcoolii primari, secundari și terțiari. KMnO 4 primar se oxidează la aldehide, decolorându-se, secundar se oxidează la cetone, formând MnO 2, și nu reacționează cu cele terțiare (Tabelul 1.3.2).

Analiza structurală stabilește formula structurală a unei substanțe organice sau a elementelor sale structurale individuale (legături duble și triple, cicluri și așa mai departe).

Analiza moleculară stabilește întreaga substanță. De exemplu, fenolul poate fi detectat prin reacția cu FeCl3 în piridină. Mai des, analiza moleculară se reduce la stabilirea compoziției complete a unui compus pe baza datelor privind compoziția elementară, funcțională și structurală a substanței. În prezent, analiza moleculară se realizează în principal prin metode instrumentale.

Când se calculează rezultatele analizei, este necesar să se efectueze calculele cu mare atenție. O eroare matematică făcută în valori numerice echivalează cu o eroare în analiză.

Valorile numerice sunt împărțite în exacte și aproximative. Acurate, de exemplu, pot include numărul de analize efectuate, numărul de serie al elementului din tabelul periodic, aproximativ - valorile măsurate ale masei sau volumului.

Cifrele semnificative ale unui număr aproximativ sunt toate cifrele acestuia, cu excepția zerourilor la stânga virgulei zecimale și a zerourilor la dreapta după virgulă zecimală. Zerourile din mijlocul unui număr sunt semnificative. De exemplu, în numărul 427.205 - 6 cifre semnificative; 0,00365 - 3 cifre semnificative; 244.00 - 3 cifre semnificative.

Precizia calculelor este determinată de GOST, OST sau TU pentru analiză. Dacă eroarea de calcul nu este specificată în prealabil, atunci trebuie avut în vedere faptul că că concentrația este calculată până la a 4-a cifră semnificativă după virgulă, masa - până la a patra zecimală după virgulă, fracția de masă (procent) - până la sutimi.

Fiecare rezultat al analizei nu poate fi mai precis decât permit instrumentele de măsurare (prin urmare, în masa exprimată în grame, nu pot exista mai mult de 4-5 zecimale, adică mai mult decât precizia balanței analitice 10 -4 -10 -5 g ).

Numerele suplimentare sunt rotunjite conform următoarelor reguli.

1. Ultima cifră, dacă este  4, se aruncă, dacă  5, se adaugă una la precedenta, dacă este 5, iar în fața ei există un număr par, apoi se adaugă unul la precedentul, iar dacă este impar, atunci scade (de exemplu, 12,465  12, 46; 12,475  12,48).

2. În sumele și diferențele de numere aproximative se păstrează atâtea zecimale câte au fost în numărul cu cel mai mic număr dintre ele, iar la împărțirea și înmulțirea, atât cât este necesar pentru un măsurand dat (de exemplu, când calculând masa folosind formula

Deși V este măsurat la sutimi, rezultatul ar trebui calculat la 10 -4 -10 -5 g).

3. Prin urmare, atunci când ridicați la o putere, luați atâtea cifre semnificative cât a avut numărul ridicat la o putere.

4. În rezultatele intermediare, luați o cifră zecimală mai mult decât conform regulilor de rotunjire și pentru a evalua ordinea calculelor, rotunjiți toate numerele la prima cifră.

Prelucrarea matematică a rezultatelor analizei

În oricare dintre etapele enumerate ale analizei cantitative se pot face erori și, de regulă, sunt permise erori, prin urmare, cu cât analiza are mai puține etape, cu atât rezultatele sale sunt mai precise.

eroare măsurarea se referă la abaterea rezultatului măsurării X i din valoarea adevărată a mărimii măsurate .

Diferență х i -  =∆х i numit eroare absolută , si atitudine (∆х i /)100% numit eroare relativă .

Erorile rezultatelor analizei cantitative sunt împărțite în brut (rată), sistematic și aleatoriu . Pe baza acestora se evaluează calitatea rezultatelor analizelor obţinute. Parametrii de calitate sunt ai lor dreapta, acuratețe, reproductibilitate și fiabilitate.

Se ia în considerare rezultatul analizei dreapta , dacă nu are o eroare grosieră și sistematică și dacă, în plus, eroarea aleatorie este minimizată, atunci exact, corespunzătoare adevărului. Pentru a obține rezultate precise ale măsurătorilor, determinările cantitative se repetă de mai multe ori (de obicei impare).

Erori grosolane ( rateuri) sunt cele care duc la o diferență accentuată a rezultatului unei măsurători repetate față de restul. Cauzele greșelilor sunt erori operaționale grave ale analistului (de exemplu, pierderea unei părți a sedimentului în timpul filtrării sau cântăririi acestuia, calculul sau înregistrarea incorectă a rezultatului). Erorile sunt identificate într-o serie de măsurători repetate, de obicei folosind criteriile Q. Pentru a-l calcula, rezultatele sunt aranjate într-un rând în ordine crescătoare: x 1, x 2, x 3,…x n-1, x n. Îndoielnic este de obicei primul sau ultimul rezultat din această serie.

Criteriul Q este calculat ca raportul dintre valoarea absolută a diferenței dintre rezultatul îndoielnic și cel mai apropiat de acesta din serie și diferența dintre ultimul și primul din serie. Diferență x n- x 1 numit gama de variatie.

De exemplu, dacă ultimul rezultat dintr-un rând este îndoielnic, atunci

Pentru a identifica o eroare, Q calculat pentru aceasta este comparat cu valoarea critică tabelară Q masa date în cărți de referință analitică. Dacă Q  Q masa, atunci rezultatul discutabil este exclus din luare în considerare, considerându-l greșit. Greșelile trebuie identificate și corectate.

Erorile sistematice sunt cele care conduc la o abatere a rezultatelor măsurătorilor repetate cu aceeași valoare pozitivă sau negativă de la valoarea adevărată. Acestea pot fi cauzate de calibrarea incorectă a dispozitivelor și instrumentelor de măsurare, a impurităților din reactivii utilizați, a acțiunilor incorecte (de exemplu, alegerea unui indicator) sau a caracteristicilor individuale ale analistului (de exemplu, viziunea). Erorile sistematice pot și trebuie eliminate. Pentru aceasta utilizare:

1) obţinerea rezultatelor analizei cantitative prin mai multe metode de natură diferită;

2) dezvoltarea metodologiei de analiză pe probe standard, i.e. materiale, conținutul de analiți, în care este cunoscut cu mare precizie;

3) metoda adăugărilor (metoda „introdus-găsit”).

Erori aleatorii - acestea sunt cele care duc la abateri nesemnificative ale rezultatelor măsurătorilor repetate de la valoarea adevărată din motive a căror apariție nu poate fi clarificată și luată în considerare (de exemplu, fluctuații de tensiune în rețea, starea de spirit a analistului etc.). Erorile aleatorii provoacă împrăștiere în rezultatele determinărilor repetate efectuate în condiții identice. Scatter determină reproductibilitatea rezultate, adică obţinerea unor rezultate identice sau asemănătoare cu determinări repetate. Caracteristica cantitativă a reproductibilităţii este deviație standard S, care se găsește prin metode de statistică matematică. Pentru un număr mic de măsurători (probă mică) cu n=1-10

electivă numiți setul de rezultate ale măsurătorilor repetate. Rezultatele în sine sunt numite opțiuni de eșantionare . Totalitatea rezultatelor unui număr infinit de măsurători (în titrare n30) numit eşantion general , iar abaterea standard calculată de la aceasta se notează cu . Abaterea standard S() arată cu ce valoare medie se abate rezultatele n măsurători de la rezultatul mediu x sau adevărat.

Lucrarea practică nr. 1

Reactivi : parafină (C14H30

Echipamente :

Notă:

2. Halogenul din materia organică poate fi detectat prin reacția de culoare a flăcării.

Algoritm de lucru:

Turnați apă de var în tubul receptor.

Conectați eprubeta cu amestecul la eprubeta cu un tub de evacuare a gazului cu dop.

Se încălzește eprubeta cu amestecul în flacăra unei lămpi cu alcool.

Aprindeți firul de cupru în flacăra unei lămpi cu alcool până când apare un strat negru pe el.

Aduceți firul răcit în substanța de testat și aduceți din nou lampa cu spirt în flacără.

Concluzie:

acordați atenție: modificări care apar cu apa de var, sulfat de cupru (2).

În ce culoare se transformă flacăra lămpii cu spirt atunci când se adaugă soluția de testare?

Lucrarea practică nr. 1

„Analiza calitativă a compușilor organici”.

Reactivi: parafină (C14H30 ), apă de var, oxid de cupru (2), dicloroetan, sulfat de cupru (2).

Echipamente : suport metalic cu picior, lampă cu spirt, 2 eprubete, plută cu tub de gaz, sârmă de cupru.

Notă:

carbonul și hidrogenul pot fi detectate în materia organică prin oxidarea acesteia cu oxid de cupru (2).

halogenul din materia organică poate fi detectat folosind o reacție de culoare a flăcării.

Algoritm de lucru:

Prima etapă de lucru: Topirea parafinei cu oxid de cupru

1. Asamblați dispozitivul conform fig. 44 de la pagina 284, pentru aceasta, puneți 1-2 g de oxid de cupru și parafină în fundul eprubetei, încălziți-o.

Etapa a 2-a de lucru: Determinarea calitativă a carbonului.

1. Turnați apă de var în tubul receptor.

2. Conectați eprubeta cu amestecul la eprubeta cu un tub de evacuare a gazului cu dop.

3.Încălzește eprubeta cu amestecul în flacăra unei lămpi cu alcool.

Etapa a 3-a de lucru: Determinarea calitativă a hidrogenului.

1. În partea superioară a eprubetei cu amestecul, puneți o bucată de vată, punând pe ea sulfat de cupru (2).

Etapa a 4-a de lucru: Determinarea calitativă a clorului.

1. Aprindeți firul de cupru în flacăra unei lămpi cu alcool până când apare un strat negru pe acesta.

2. Introduceți firul răcit în substanța de testat și aduceți din nou lampa cu spirt în flacără.

Concluzie:

1. acordați atenție: modificărilor care apar cu apa de var, sulfat de cupru (2).

2. De ce culoare este colorată flacăra lămpii cu spirt atunci când se adaugă soluția de testat.

Studiul materiei organice începe cu izolarea și purificarea acesteia.

1. Precipitații

precipitare- separarea unuia dintre compușii unui amestec gazos sau lichid de substanțe într-un precipitat, cristalin sau amorf. Metoda se bazează pe schimbarea condițiilor de solvatare.Efectul solvației poate fi redus foarte mult și un solid poate fi izolat în forma sa pură prin mai multe metode.

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

(CH3)2NH + HCI -> [(CH3)2NH2] + CI -,

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

CH3COOH + NaOH -> CH3COO - Na + + H20;

2CH3S02OH + Ba (OH)2 -> Ba2+ (CH3S020)2 - + H20;

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

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

Aldehidele și cetonele de natură nearomatică, prin adăugare de hidrosulfit de sodiu, cristalizează din soluții apoase sub formă de compuși puțin solubili.

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

Aldehidele se condensează ușor cu hidroxilamină pentru a elibera o moleculă de apă:

Produsele rezultate se numesc oxime Sunt lichide sau solide.Oximele sunt de natură slab acidă, manifestată prin faptul că hidrogenul grupării hidroxil poate fi înlocuit cu un metal și, în același timp - de natură slab bazică, deoarece oximele se combină cu acizii, formând săruri. precum sărurile de amoniu.

Când se fierbe cu acizi diluați, are loc hidroliza, în timp ce aldehida este eliberată și se formează sarea de hidroxilamină:

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

La fel ca hidroxilamina, hidrazina H 2 N–NH 2 reacţionează cu aldehidele; dar din moment ce există două grupări NH 2 în molecula de hidrazină, aceasta poate reacționa cu două molecule de aldehidă. produsul de substituție a unui atom de hidrogen într-o moleculă de hidrazină cu o grupare fenil C 6 H 5:

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

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

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

Cetonele se condensează ușor cu hidroxilamină pentru a forma cetoxime:

Cu fenilhidrazină, cetonele dau fenilhidrazone:

și cu semicarbazide - semicarbazone:

Prin urmare, hidroxilamina, fenilhidrazina și semicarbazida sunt utilizate pentru izolarea cetonelor din amestecuri și pentru purificarea lor în aceeași măsură ca pentru izolarea și purificarea aldehidelor.Desigur, este imposibil să se separe aldehidele de cetone prin această metodă.

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

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

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

2. Cristalizarea

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

Unde Xși y sunt fracțiile molare ale componentului în faza solidă și, respectiv, lichidă (sau gazoasă). În cazul în care un X<< 1, т.е. разделяемый компонент является примесью, k 0 = X / y. În condiții reale, echilibrul nu este de obicei atins; gradul de separare într-o singură cristalizare se numește factor de separare efectiv k, care este întotdeauna mai puțin k 0 .

Există mai multe metode de cristalizare.

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

Pentru a separa componentele cu proprietăți similare, se folosește topirea zonei lingouri curățate de impurități într-un recipient alungit, deplasându-se încet de-a lungul unuia sau mai multor încălzitoare.Secțiunea lingoului din zona de încălzire se topește și cristalizează din nou la ieșirea din acesta.materiale (Ge, Si etc.).

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

Pentru a separa amestecurile, uscați și purificați substanțele din sistemul solid-gaz, sublimare (sublimare)și desublimare.

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

3. Extracție

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

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

K= [X] org / [X] apă,

la o anumită temperatură există o valoare constantă, în funcție doar de natura substanței și a ambilor solvenți.Această valoare se numește constanta de distributie.Aproximativ, se poate estima din raportul dintre solubilitatea substanței în fiecare dintre solvenți.

Se numește faza în care trece componenta extractabilă după extracția lichidă extrage; faza epuizată a acestei componente, rafinat.

În industrie, extracția în mai multe etape în contracurent este cea mai comună.Numărul necesar de etape de separare este de obicei 5-10, iar pentru compușii greu de separat, până la 50-60. Procesul include o serie de operațiuni tipice și speciale. îndepărtarea soluţiei stoc prinsă mecanic) şi reextracție, adică revenirea compusului extras în faza apoasă în scopul prelucrării sale ulterioare într-o soluție apoasă sau purificării prin reextracție.Operațiile speciale sunt asociate, de exemplu, cu o schimbare a stării de oxidare a componentelor separate.

Extracție lichidă într-o singură etapă, eficientă doar la o valoare foarte mare a constantei de distribuție K sunt utilizate în principal în scopuri analitice.

Aparat pentru extracția lichidelor - extractoare- poate fi cu contact de fază continuu (coloane) sau treptat (mixer-settlers).

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

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

Avantajele extracției lichidelor sunt costurile reduse ale energiei (nu există tranziții de fază care să necesite alimentarea cu energie din exterior); posibilitatea de a obține substanțe foarte pure; automatizarea completă a procesului.

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

Extracția unei substanțe cu un solvent din faza solidă folosit adesea în chimia organică pentru extragerea compușilor naturali din obiecte biologice: clorofilă dintr-o frunză verde, cofeină din masa de cafea sau ceai, alcaloizi din materiale vegetale etc.

4. Distilare și rectificare

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

Distribuția componentelor amestecului între lichid și vapori este determinată de volatilitatea relativă α:

aik= (yi/ Xi) : (yk / Xk),

Unde Xiși Xk,yiși yk sunt fracțiile molare ale componentelor iși k respectiv în lichidul şi vaporii formaţi din acesta.

Pentru o soluție formată din două componente,

Unde Xși y sunt fracțiunile molare ale componentului volatil în lichid și respectiv vapori.

Distilare(distilarea) se realizează prin evaporarea parțială a lichidului și condensarea ulterioară a vaporilor.Ca urmare a distilării, fracția distilată este distilat- este îmbogățit într-o componentă mai volatilă (cu fierbere scăzută), iar lichidul nedistilat - reziduu de TVA- mai puțin volatil (cu fierbere înaltă).Distilarea se numește simplă dacă o fracție este distilată din amestecul inițial și fracționată (fracționată) dacă sunt distilate mai multe fracții.

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

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

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

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

După proiectarea lor, aparatele de distilare sunt subdivizate în bătătorit, în formă de farfurieși film rotativ.

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

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

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

5. Cromatografia

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

În centrul tuturor metodelor diverse de cromatografie, care au fost inițiate de M.S. Tsvet în 1903, se află adsorbția din faza gazoasă sau lichidă pe o interfață solidă sau lichidă.

În chimia organică, în scopul separării, purificării și identificării substanțelor sunt utilizate pe scară largă următoarele tipuri de cromatografie: coloană (adsorbție); hârtie (distribuție), strat subțire (pe o placă specială), gaz, lichid și gaz-lichid.

În aceste varietăți de cromatografie, două faze intră în contact - una imobilă, adsorbând și desorbind analitul, iar cealaltă mobilă, acționând ca purtător al acestei substanțe.

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

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

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

Cromatografia este de obicei efectuată cu instrumente speciale - cromatografii, ale căror părți principale sunt coloana cromatografică și detectorul.În momentul injectării probei, amestecul analizat se află la începutul coloanei cromatografice.Sub acțiunea fluxului de fază mobilă, componentele amestecului încep să se deplasează de-a lungul coloanei cu viteze diferite, iar componentele bine absorbite se deplasează mai lent de-a lungul stratului absorbant.Detectorul la ieșirea din coloană determină automat în mod continuu concentrațiile compușilor separați în faza mobilă.Semnalul detectorului este de obicei înregistrat de către un înregistrator grafic.Diagrama rezultată se numește cromatograma.

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

O caracteristică a cromatografiei preparative este utilizarea coloanelor cromatografice cu un diametru interior mare și a dispozitivelor speciale pentru izolarea și colectarea componentelor.kilograme.Au fost create dispozitive industriale unice cu coloane de 0,5 m în diametru pentru a produce anual câteva tone de substanță.

Pierderile de substanță în coloanele preparative sunt scăzute, ceea ce permite cromatografia preparativă să fie utilizată pe scară largă pentru a separa cantități mici de amestecuri sintetice și naturale complexe. Cromatografia preparativă în gaz utilizat pentru producerea de hidrocarburi extrem de pure, alcooli, acizi carboxilici și alți compuși organici, inclusiv compuși ai clorului; lichid- pentru producerea de medicamente, polimeri cu distribuție îngustă a greutății moleculare, aminoacizi, proteine ​​etc.

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

2.Analiza calitativă elementară

Analiza elementară calitativă este un set de metode care vă permit să stabiliți din ce elemente constă un compus organic. Pentru a determina compoziția elementară, materia organică este mai întâi transformată în compuși anorganici prin oxidare sau mineralizare (fuziune cu metale alcaline), care sunt apoi examinați prin metode analitice convenționale.

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

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

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

substanțe prin incinerare

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

Pentru analiza elementară a compușilor slab volatili, A. L. Lavoisier a propus mai târziu metode mai sofisticate. În aceste metode, una dintre sursele de oxigen necesare pentru oxidarea probei au fost oxizii metalici, cu care proba arsă a fost preamestecată (de exemplu, oxidul de plumb(IV)). Această abordare a fost folosită ulterior în multe metode de analiză elementară a substanțelor organice, de obicei a dat rezultate bune. Cu toate acestea, metodele de analiză Lavoisier CH au fost prea lungi și, în plus, nu au permis să se determine cu exactitate conținutul de hidrogen: nu s-a efectuat cântărirea directă a apei formate.

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

Orez. 2. Aparatură J. Liebig pentru arderea substanţelor organice

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

Interesant este că atât A. L. Lavoisier, cât și J. Liebig au căutat să confirme rezultatele unei analize cantitative a oricărei substanțe individuale prin contrasinteza aceleiași substanțe, acordând atenție raporturilor cantitative ale reactivilor în timpul sintezei. A. L. Lavoisier a remarcat că chimia are în general două moduri de a determina compoziția unei substanțe: sinteza și analiza, și nu ar trebui să se considere mulțumit până când ambele metode nu pot fi utilizate pentru verificare. Această remarcă este deosebit de importantă pentru cercetătorii de substanțe organice complexe, identificarea lor fiabilă, care dezvăluie structura compușilor de astăzi, ca și pe vremea lui Lavoisier, necesită o combinație corectă a metodelor analitice și sintetice.

Detectarea carbonului și hidrogenului.

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

Ca urmare a oxidării, carbonul, care face parte din substanța analizată, formează oxid de carbon (IV), iar hidrogenul formează apă. Calitativ, carbonul este determinat de formarea unui precipitat alb de carbonat de bariu în timpul interacțiunii oxidului de carbon (IV) cu apa baritică. Hidrogenul este detectat prin formarea de Cu804-5H20 cristalin albastru.

Tehnica de execuție.

În eprubeta 1 (Fig. 2.1), pulberea de oxid de cupru (II) este plasată la o înălțime de 10 mm, se adaugă o cantitate egală de materie organică și se amestecă bine. În partea superioară a eprubetei 1 se pune un mic bulgăre de vată, pe care se toarnă în strat subțire pulbere albă fără sulfat de cupru (II) apos. Eprubeta 1 este închisă cu un dop cu tub de evacuare a gazului 2, astfel încât unul dintre capete aproape să atingă vata, iar celălalt capăt să fie scufundat într-o eprubetă 3 cu 1 ml apă barită. Incalzit cu grija in flacara arzatorului, mai intai stratul superior al amestecului de substanta cu oxid de cupru (II), apoi partea de jos

Orez. 3 Descoperirea carbonului și hidrogenului

În prezența carbonului, se observă turbiditatea apei de baritic datorită formării unui precipitat de carbonat de bariu. După apariția unui precipitat, tubul 3 este îndepărtat și tubul 1 continuă să fie încălzit până când se ajunge la vapori de apă fără sulfat de cupru (II) apos. În prezența apei, se observă o schimbare a culorii cristalelor de sulfat de cupru (II) datorită formării de hidrat cristalin CuSO4 * 5H2O

detectarea halogenilor. Testul lui Beilitein.

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

Proba analizată se aplică la capătul unui fir de cupru precalcinat și se încălzește într-o flacără neluminoasă a arzătorului.Dacă în probă sunt prezenți halogeni, halogenurile de cupru (II) formate sunt reduse la halogenuri de cupru (I), care , evaporându-se, colorează flacără culoarea albastru-verde (CuCl, CuBr) sau verde (OD).Compușii organofluorinați nu colorează flacăra fluorurii de cupru (I) este nevolatilă. Reacția este neselectivă datorită faptului că nitrilii, ureea, tioureea, derivații individuali de piridină, acizii carboxilici, acetilacetona etc. interferează cu determinarea. Flăcările de metale alcaline și alcalino-pământoase sunt privite printr-un filtru de lumină albastră.

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

Metoda se bazează pe fuziunea materiei organice cu sodiu metalic. În timpul fuziunii, azotul trece în cianura de sodiu, sulful în sulfură de sodiu, clor, brom, iod în halogenurile de sodiu corespunzătoare.

Tehnica fuziunii.

A. Solide.

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

B. Substante lichide.

Pe o plasă de azbest se fixează vertical o eprubetă refractară.În eprubetă se pune sodiu metalic și se încălzește până la topire.Când apar vapori de sodiu se introduce prin picurare substanța de testat.Încălzirea crește după ce substanța este carbonizată.

B. Substanțe foarte volatile și sublimante.

Un amestec de sodiu și substanța de testat se acoperă cu un strat de var sodic de aproximativ 1 cm grosime și apoi se supune analizei de mai sus.

Detectarea azotului. Azotul este detectat calitativ prin formarea albastrului de Prusia (colorație albastră).

Metoda de determinare. Într-o eprubetă se pun 5 picături din filtratul obținut după fuziunea substanței cu sodiu și se adaugă 1 picătură dintr-o soluție alcoolică de fenolftaleină. Apariția unei culori roșii purpurie indică un mediu alcalin (dacă nu apare culoarea, adăugați 1-2 picături dintr-o soluție apoasă 5% de hidroxid de sodiu în eprubetă). Cu adăugarea ulterioară a 1-2 picături de o soluție apoasă 10% de sulfat de fier (II), care conține de obicei un amestec de sulfat de fier (III), se formează un precipitat verde murdar. Se pipetează 1 picătură dintr-un lichid tulbure dintr-o eprubetă pe o bucată de hârtie de filtru. De îndată ce picatura este absorbita de hartie, i se aplica 1 picatura dintr-o solutie 5% de acid clorhidric.azot, apare o pata albastra de albastru prusac.

Detectarea sulfului.

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

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

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

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

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

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

Detectarea sulfului și azotului în prezența articulației.

Într-o serie de compuși organici care conțin azot și sulf, prezența sulfului interferează cu deschiderea azotului.În acest caz, se utilizează o metodă ușor modificată pentru determinarea azotului și a sulfului, bazată pe faptul că atunci când o soluție apoasă care conține sulfură de sodiu iar pe hartia de filtru se aplica cianura de sodiu, aceasta din urma este distribuita de-a lungul periferiei punctului umed.Această tehnică necesită anumite abilități, ceea ce o face dificil de utilizat.

Metoda de determinare. Filtratul se aplică prin picurare în centrul hârtiei de filtru măsoară 3x3 cm până se formează o pată umedă incoloră cu un diametru de aproximativ 2 cm.

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

În centrul spotului se aplică 1 picătură dintr-o soluție 5% de sulfat de fier (II) (Fig. 5). După ce picătura este absorbită, se aplică în centru 1 picătură dintr-o soluție 5% de acid clorhidric. în prezența azotului apare o pată albastră de albastru prusac, apoi se aplică 1 picătură dintr-o soluție 1% de acetat de plumb (II) de-a lungul periferiei zonei umede, iar pe opus 1 picătură de soluție de nitroprusiat de sodiu partea petei.în al doilea caz, o pată de culoare roșu-violet.Ecuațiile reacției sunt date mai sus.

Ionul de fluor este detectat prin decolorarea sau colorarea galbenă a hârtiei indicator de alizarinzirconiu după acidificarea testului Lassen cu acid acetic.

Detectarea halogenilor cu nitrat de argint. Halogenii se găsesc sub formă de ioni de halogenură prin formarea de precipitate fulgioase de halogenuri de argint de diferite culori: clorura de argint este un precipitat alb care se întunecă la lumină; bromură de argint - galben pal; iodură de argint - un precipitat de culoare galben intens.

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

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

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

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

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

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

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

Detectarea fosforului. Una dintre metodele de detectare a fosforului se bazează pe oxidarea materiei organice cu oxid de magneziu.Fosforul legat organic este transformat într-un ion fosfat, care este apoi detectat prin reacția cu lichidul de molibden.

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

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

3. Analiza calitativă pe grupe funcționale

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

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

În mod interesant, formarea de compuși organici, cunoscuți ca reactivi analitici organici, poate fi utilizată pentru detectarea și identificarea în vrac. De exemplu, analogii dimetilglioximei interacționează cu nichel și paladiu, iar nitrozo-naftolii și nitrozofenolii cu cobalt, fier și paladiu. Aceste reacții pot fi folosite pentru detectare și identificare (Vezi prezentarea pe tema).

4. Identificare.

Determinarea gradului de puritate al substanțelor organice

Cea mai comună metodă de determinare a purității unei substanțe este măsurarea Punct de fierbereîn timpul distilării și rectificării, cel mai adesea folosit pentru purificarea substanțelor organice.Pentru a face acest lucru, lichidul este plasat într-un balon de distilare (un balon cu fund rotund cu un tub de scurgere lipit la gât), care este închis cu un dop cu un termometru. introdusa in ea si conectata la un frigider.Bila termometrului trebuie sa fie orificii ceva mai inalte in tubul lateral prin care iese aburul.Mingea termometrului, fiind scufundata in vaporii unui lichid in clocot, preia temperatura acestui vapori, care poate se citește pe scala termometrului.cu ajutorul unui barometru aneroid se fixează presiunea atmosferică și, dacă este necesar, se efectuează o corecție.Dacă se distilează un produs chimic pur, punctul de fierbere rămâne constant pe toată durata de distilare.Dacă o substanță contaminată este distilată, temperatura în timpul distilării crește pe măsură ce se îndepărtează mai mult la punctul de fierbere scăzut la mizerie.

O altă metodă folosită în mod obișnuit pentru determinarea gradului de puritate a unei substanțe este determinarea punct de topire.In acest scop, o cantitate mica din substanta de testat se pune intr-un tub capilar sigilat la un capat, care este atasat de termometru astfel incat substanta sa fie la acelasi nivel cu bila termometrului.Termometrul cu tubul atasat la acesta cu substanta este scufundat intr-un lichid cu punct de fierbere ridicat, de exemplu glicerina, si incalzit incet la foc mic, observand substanta si cresterea temperaturii.Daca substanta este pura, momentul de topire este usor de observat, deoarece substanța se topește brusc și conținutul tubului devine imediat transparent.În acest moment, observați citirea termometrului.Substanțele contaminate se topesc de obicei la o temperatură mai scăzută și pe o gamă largă.

Pentru a controla gradul de puritate al unei substanțe, puteți măsura densitate.Pentru a determina densitatea lichidelor sau solidelor se folosesc cel mai des picnometru.Acesta din urmă în forma sa cea mai simplă este un balon echipat cu dop din sticlă șlefuită cu un capilar interior subțire, a cărui prezență contribuie la respectarea mai exactă a constantei volumului la umplerea picnometrului.Volumul acestuia din urmă, inclusiv cel capilar, se găsește cântărind-o cu apă.

Determinarea picnometrică a densității unui lichid se reduce la simpla cântărire a acestuia într-un picnometru.Cunoscând masa și volumul, este ușor de găsit densitatea dorită a lichidului.- sau alt lichid cu o densitate cunoscută și care nu interacționează cu substanță în studiu) și cântărit din nou. Diferența dintre ambele cântăriri vă permite să determinați volumul părții picnometrului care nu este umplut cu substanța și apoi volumul substanței luate pentru cercetare. Cunoscând masa și volumul, este ușor de găsit densitatea dorită a substanței.

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

Indicele de refracție se determină de obicei folosind refractometru.Avantajul acestei metode de determinare a gradului de puritate a materiei organice este ca sunt necesare doar cateva picaturi din compusul de testat pentru masurarea indicelui de refractie.Acest manual prezinta proprietatile fizice considerate ale celor mai importante substante organice.De asemenea, retinem că metoda universală de determinare a gradului de puritate a materiei organice este cromatografia.Această metodă permite nu numai să se arate cât de pură este o anumită substanță, ci și să se indice ce impurități specifice și în ce cantitate conține.