Материал: Органическая химия (110

КАЧЕСТВЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Качественный элементный анализ является одним из способов идентификации органических веществ. Задачей его служит определение элементов, образующих данное соединение, таких как углерод, водород, азот, сера, галогены. Так как элементы в органической молекуле связаны ковалентными связями, необходимо разрушить молекулу и преобразовать элементы в ионизирующиеся в воде неорганические соединения либо в простые вещества, которые легко обнаружить известными аналитическими реакциями. Для этого органическое вещество окисляют или сплавляют его с металлическим натрием.

Открытие углерода и водорода

Смешивают на часовом стекле равные объемы исследуемого органического вещества и порошка оксида меди (II). Смесь пересыпают в сухую пробирку, которую закрывают пробкой с газоотводной трубкой. Пробирку держат почти горизонтально, конец газоотводной трубки вводят в другую пробирку, содержащую несколько миллилитров прозрачной известковой или баритовой воды, так, чтобы трубка была погружена в жидкость. Смесь нагревают сначала осторожно, затем сильнее.

Наблюдают образование воды по появлению капель на холодных стенках пробирки и образование углекислого газа по появлению осадка углекислого кальция (или бария).

Открытие азота, серы и галогена

Небольшое количество исследуемого вещества помещают в сухую пробирку и кладут туда же кусочек металлического натрия. Пробирку нагревают до расплавления натрия (после чего наблюдается вспышка), а затем до красного каления. Для полного извлечения полученного сплава горячую пробирку быстро опускают в ступку с дистиллированной водой так, чтобы пробирка растрескалась (осторожно, дальше от лица!). Черные кусочки сплава после этого размельчают пестиком, переливают содержимое ступки в пробирку и для лучшего растворения нагревают до кипения, затем отфильтровывают. Полученный раствор используют для проб на серу, азот и

6

галогены. Жидкость должна быть бесцветной; ее желтая или коричневая окраска указывает на неполное разрушение исходного вещества. В этом случае опыт повторяют с новой порцией вещества.

Открытие серы

1. К 0,5 мл раствора нитрата свинца приливают раствор едкого натра по каплям до растворения первоначально образующегося осадка и затем добавляют несколько капель полученного, как указано выше, раствора. Появление темно-коричневой окраски или образование черного осадка сульфида свинца указывает, что исследуемое вещество содержало серу.

Pb(NO3)2 + 4NaOH → 2NaNO3 + Na2PbO2 + 2H2O

Na2S + Na2PbO2 + 2H2O → PbS ↓ + 4NaOH

2. К 1 мл исследуемого раствора добавляют 1–2 капли раствора нитропруссида натрия. В присутствии серы смесь приобретает ярко-фиолетовую окраску.

Na2[ Fe(CN)5NO ] + Na2S Na4[ Fe(CN)5ONS ]

Открытие азота

К 1 мл исследуемого раствора добавляют кристаллик железного купороса, кипятят смесь 1–2 мин, охлаждают и подкисляют разбавленной соляной кислотой.

Образование синего осадка берлинской лазури указывает, что исходное вещество содержало азот. Если азота мало, то раствор после подкисления окрашивается в зеленый цвет.

Открытие галогенов

1. 1 мл исследуемого раствора подкисляют концентрированной азотной кислотой и кипятят (в вытяжном шкафу!) несколько минут для удаления сероводорода и синильной кислоты, которые мешают последующей реак-

7

ции. К остывшей жидкости добавляют несколько капель раствора нитрата серебра.

Образование хлопьевидного осадка галогенида серебра указывает на присутствие галогена.

NaHal + AgNO3 AgHal + NaNO3

2.Проба Бельштейна на галогены. Медную проволочку прокаливают

вбесцветном пламени горелки до прекращения окрашивания пламени. Дав почерневшей проволочке остыть, погружают ее в органическое вещество и снова вводят проволочку в пламя. В присутствии галогенов пламя окрашивается в зеленый цвет.

Окраска пламени объясняется образованием летучих при высокой температуре галогенидов меди.

ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ КЛАССОВ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

УГЛЕВОДОРОДЫ

Предельные углеводороды (алканы).

Образование и свойства метана

Всухую пробирку помещают несколько граммов тщательно растертой

вступе смеси ацетата натрия и натронной извести. Укрепляют пробирку горизонтально и, присоединив газоотводную трубку, нагревают смесь в пробирке пламенем горелки сначала осторожно, а затем сильно. Опуская газоотводную трубку в отдельные пробирки с бромной водой и перманганатом калия, устанавливают, изменяется ли окраска этих реактивов при пропускании пузырьков метана, т. е. происходит ли бромирование метана и его окисление.

Получение метана:

Непредельные углеводороды – этиленовые (алкены).

Образование и свойства этилена

Помещают в пробирку 1 мл спирта и осторожно при взбалтывании приливают 4 мл концентрированной серной кислоты. При этом смесь разо-

8

гревается, в нее бросают кипятильный камешек, к пробирке присоединяют газоотводную трубку и осторожно нагревают ее до начала равномерного выделения газа. Реакционная смесь при этом чернеет. Опуская газоотводную трубку в пробирки с бромной водой и перманганатом калия, устанавливают, происходит ли бромирование и окисление этилена.

Получение этилена:

CH3CH2OH + HOSO2OH CH3CH2OSO2OH CH2 = CH2 + HOSO2OH -H2O

этиленгликоль

Непредельные углеводороды – ацетиленовые (алкины).

Образование и свойства ацетилена

На дно сухой пробирки помещают маленький кусочек карбида кальция. Осторожно приливают воду, закрывают газоотводной трубкой и пропускают газ через пробирки: 1) с бромной водой, 2) с раствором перманганата калия, 3) с аммиачным раствором окиси серебра, 4) с аммиачным раствором окиси меди. Отмечают происходящие изменения. Для испытания взрывчатых свойств ацетиленидов серебра и меди их отфильтровывают, сушат и осторожно нагревают на асбестовой сетке.

Получение ацетилена:

9

Свойства ацетилена:

1) присоединение брома:

Ароматические углеводороды (арены).

Свойства бензола и его гомологов

1. Взаимодействие с бромом. В две пробирки помещают по 2 мл бензола, в две другие – по 2 мл толуола, в каждую добавляют по 1 мл раствора брома в четыреххлористом углероде. Затем в одну пробирку с бензолом и в одну с толуолом вносят железные опилки. При помощи лакмусовой бумаги, закрепленной на краю пробирки, отмечают отсутствие признаков реакции при комнатной температуре. При осторожном нагревании наблюдают выделение бромистого водорода (покраснение лакмусовой бумажки) во всех пробирках, кроме пробирки, содержащей бензол без катализатора. Также отмечают разный запах веществ, образовавшихся при бромировании толуола в различных условиях.

hν

t°

+ HBr

бензилбромид

10