4. ЯКІСНИЙ ЕЛЕМЕНТНИЙ АНАЛІЗ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН

За зовнішнім виглядом не завжди можна відрізнити органічні речовини від неорганічних. Для попереднього визначення використовують прожарювання. Органічні речовини за прожарювання перетворюються на газуваті сполуки й повністю випаровуються(крім солей та металоор-

ганічних сполук). Більшість неорганічних речовин за прожарювання утворюють сухий залишок (крім деяких кислот, амонійних солей).

Після одержання органічну речовину перевіряють на чистоту(за фізичними константами) та проводять якісний елементний аналіз. Визначивши якісний склад, а потім кількісний, виводять найпростішу формулу сполуки. Після визначення молекулярної маси встановлюють дійсну формулу. Потім за допомогою якісних реакцій визначають функціональні групи.

ОБЛАДНАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ: електроплитка, шпатель, фарфоровий тигель, пробірка з газовідвідною трубкою, мідні дротинки, червоний лакмусовий папір, скляні палички, піпетки.

РЕАКТИВИ: гліцерол, сечовина, тіосечовина, хлороформ, етанол, металічний натрій, купрум(ІІ) оксид, безводний купрум(ІІ) сульфат, вапняна (або баритова) вода, натронне вапно(суміш NaOH і Ca(OH)2), розчин NaOH - 10%-ий, насичений розчин ферум(ІІ) сульфату, розчин плюмбум(ІІ) ацетату – 10%-ий, нітропрусид натрію - свіжоприготовлений 1%-ий водний розчин, розчин аргентум(І) нітрату – 1%-ий, соляна кислота – розбавлений розчин, концентрована нітратна кислота

ДОСЛІД 1. ВИДОЗМІНЕННЯ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ ЗА ПРОЖАРЮВАННЯ

Невелику масу (0,1…0,2 г) речовини кладуть на шпатель або фарфоровий тигель і прожарюють на полум’ї пальника або на електроплитці. Якщо речовина не містить металів, то за прожарювання залишок відсутній.

ДОСЛІД 2. ВІДКРИТТЯ КАРБОНУ ТА ГІДРОГЕНУ

У суху пробірку з газовідвідною трубкою вносять суміш досліджуваної речовини (гліцерол) з купрум(ІІ) оксидом і закріплюють її горизонтально. Кінець газовідвідної трубки занурюють у другу пробірку, заповнену вапняною або баритовою водою. Спочатку суміш нагрівають повільно, потім дужче. Помутніння вапняної води свідчить про наявність СО2. Надлишок СО2 розчинює осад. Якщо досліджувана речовина містить Гі-

55

дроген, то утворюється вода, яку можна визначити, пропускаючи пару у пробірку з безводним CuSO4. Утворюється мідний купорос голубого кольору.

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3¯ + H2O

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

CuSO4 + 5 H2O → CuSO4×5H2O

ДОСЛІД 3. ВІДКРИТТЯ НІТРОГЕНУ

Наявність Нітрогену в органічних речовинах можна визначити кількома методами:

а) при спалюванні природних органічних речовин таких, як нафта, шовк, волосся, пір’я та інші, Нітроген визначають за специфічним запахом піридинових похідних (горілого пір’я та вовни).

б) в органічних сполуках зі значною кількістю Нітрогену його визначають, нагріваючи досліджувану речовину з такою ж кількістю натронного вапна (суміш NaOH і Ca(OH)2) або з розчином NaOH; при цьому виділяється амоніак, який визначають за запахом, посинінням червоного лакмусового папірця або утворенням диму біля скляної палички, змоченої соляною кислотою. У випадку сечовини реакція протікає так:

Упробірку вміщують 0,1…0,2 г сечовини, стільки ж натронного вапна або 1…2 мл концентрованого NaOH і нагрівають на газовому пальнику. Виділяється амоніак, який визначають за допомогою червоного лакмусового папірця.

в) загальний метод відкриття Нітрогену (проба Ласеня) можна використовувати для будь-яких сполук. Дослід проводити у витяжній ша-

фі!

Упробірку вміщують ~0,1 г досліджуваної речовини (сечовини, амінокислоти або ін.) та шматочок (з півгорошини) очищеного від гасу металічного натрію. Суміш обережно нагрівають на газовому пальнику до появи білого диму, потім пробірку забирають з полум’я(проходить бурхлива реакція). Після реакції пробірку ще трохи нагрівають, а потім охолоджують, суміш розчиняють у 3…4 мл дистильованої води, доливають

56

свіжопрокип’ячений насичений розчин FeSO4 і підкислюють соляною кислотою. Утворення берлінської лазурі (синього кольору) після додавання 2…3 крапель FeCl3 свідчить про наявність Нітрогену в сполуці. Реакції, які протікають при цьому, схематично можна записати так:

C + N + Na → NaCN

2NaCN + FeSO4 → Fe(CN)2 + Na2SO4 2 NaCN + Fe(CN)2 → Na4[Fe(CN)6]

3 Na4[Fe(CN)6] + 4 FeCl3 → Fe4[Fe(CN)6]3 + 12 NaCl

ДОСЛІД 4. ВІДКРИТТЯ СУЛЬФУРУ

Наявність Сульфуру в органічних сполуках можна встановити такими способами:

а) у сполуках з високим вмістом Сульфуру(наприклад, тіосечовина) визначити його можна, нагріваючи досліджувану речовину саму або з лугом:

S

Утворений натрій сульфід відкривають за допомогою плюмбум) (ІІ ацетату або натрій нітропрусиду:

Na2S + (CH3COO)2Pb → PbS ¯ + 2 CH3COONa

Na2S + Na2[Fe(CN)5NO] → Na3[Fe(CN)5NОSNa]

У пробірку насипають 0,1…0,2 г тіосечовини, наливають 1…2 мл розчину лугу і обережно нагрівають на пальнику. Розчин розливають у 2 пробірки: в одну додають плюмбум(ІІ) ацетат, у другу – свіжоприготовлений 1 %-ий розчин натрій нітропрусиду. У першій пробірці з’являється бурий осад плюмбум(ІІ) сульфіду, у другій – фіолетового кольору комплекс, що свідчить про наявність Сульфуру.

б) загальний метод, придатний для всіх сульфурвмісних сполук, базується на спалюванні речовини в присутності металічного натрію. При цьому утворюється натрій сульфід, який можна виявити за вищенаведеними реакціями.

У суху пробірку кладуть ~0,1 г досліджуваної речовини і шматочок(з півгорошини) очищеного від гасу та сполуки окиснення металічного натрію. Суміш нагрівають у витяжній шафі. Пробірку охолоджують. Одержаний залишок, який містить Na2S, розчиняють у 3…4 мл дистильованої

57

води. Розчин розливають у дві пробірки і в одній з них відкривають Сульфур плюмбум(ІІ) ацетатом, у другій – натрій нітропрусидом.

ДОСЛІД 5. ВІДКРИТТЯ ГАЛОГЕНІВ

Є кілька методів визначення галогенів:

а) проба Бейльштейна. Беруть мідну дротинку і на її кінці роблять маленьку петлю діаметром до2 мм, яку прожарюють у верхній частині полум’я до зникнення забарвлення полум’.яПотім охолоджують, доки петля не вкриється чорним купрум(ІІ) оксидом. Змочують петлю досліджуваною речовиною, наприклад, хлороформом, або кладуть кілька кристалів галогеновмісної твердої речовини й знову нагрівають на -по лум’ї. Якщо речовина містить Хлор, то полум’я забарвлюється у зелений колір у результаті утворення летких солей купрум галогенідів:

2 CHCl3 +5 CuO ® CuCl2 + 4 CuCl + 2 CO2 + H2O

Цим методом можна окремо відкривати Хлор, Бром, Йод; б) загальний метод дає можливість відкривати Хлор, Бром, Йод. Він

ґрунтується на сплавленні речовини з металічним натрієм. Утворюється натрій галогенід, який відкривають за допомогою арґентум) (Інітрату (утворення осаду):

NaHal + AgNO3 ® AgHal ¯ + NaNO3

У суху пробірку вміщують ~0,1 г досліджуваної речовини та шматочок (з півгорошини) очищеного металічного натрію. Суміш обережно нагрівають на газовому пальнику у витяжній шафі. Пробірку охолоджують, розплав, який містить галогенід натрію, розчиняють у 2…3 мл води і додають НNO3. У пробірку наливають розчин арґентум) нітрату(І , з’являються помутніння або осад арґентум)(І галогеніду: AgCl – білий, AgBr – жовтуватий, AgІ – жовтий;

в) відкриття галогенів за О.В. Степановим використовують для рі-

дких та летких галогеновмісних органічних речовин. У пробірку з газовідвідною трубкою (як повітряний холодильник) наливають 1…2 мл етанолу, кілька крапель хлороформу або іншої досліджуваної речовини, потім кладуть шматочок(з півгорошини) металічного натрію. Реакція проходить енергійно з виділенням водню. Гідроген відновлює хлороформ до метану та хлороводню, який реагує з натрій алкоголятом, утворюючи натрій хлорид. Коли весь металічний натрій прореагує, реакційну суміш розбавляють водою, підкислюють нітратною кислотою і доливають розчин арґентум(І) нітрату. У випадку з хлороформом відбуваються такі хімічні реакції:

2 C2H5OH + 2 Na → 2 C2H5ONa + H2

CHCl3 + 3 H2 → CH4 + 3 HCl

58