7Задача на идентификацию неизвестного органического вещества

Очень часто вещества, подлежащие определению, не являются новыми неизвестными соединениями, а были получены ранее и описаны в литературе. В этом случае нужно провести идентификацию соединений, т.е. установить, что исследуемое соединение имеет физические и химические свойства, идентичные свойствам одного из уже описанных органических веществ.

Большинство схем идентификации основано на определении констант, проведении проб на функциональные группы и, наконец, приготовлении производных. Сделать вывод о том, что вещества А и В идентичны, можно после того, как показано, что вещества имеют одинаковые константы и физические свойства, а температуры плавления их производных совпадают.

Исследование проводят в такой последовательности.

Изучают физические свойства вещества: агрегатное состояние, цвет, запах, температуру кипения или плавления, растворимость и отношение к прокаливанию.

Определяют качественный состав, т.е. делают пробы на присутствие углерода, водорода, азота, галогенов, серы.

Открывают отдельные функциональные группы и устанавливают класс анализируемого вещества.

Переводят вещество в одно или два характерных для него производных, по константам которых делают заключение о точности строения вещества (идентификация).

7.1Предварительное исследование вещества

Исследование начинают с описания внешних свойств вещества: агрегатного состояния, цвета, запаха. Если вещество твердое, то записывают какое – кристаллическое (иглы, пластины, призмы и т.п.), микрокристаллическое, аморфное. Обращают внимание, однородное это вещество или нет. Записывают его окраску. К числу окрашенных относятся хиноны, некоторые -дикетоны, азо-, нитрозо-, нитропроизводные, некоторые полигалогенопроизводные, соединения с большим числом сопряженных связей. Отмечают, сохраняется ли окраска при перекристаллизации и перегонке, т.е. присуща она веществу или обусловлена примесями. У кристаллических веществ определяют температуру плавления, у жидких – температуру кипения.

Записывают константы вещества, цвет и запах чистого вещества. Многие органические соединения обладают специфическим запахом, по которому при навыке можно определить, к какому классу они относятся (эфиры, фенолы, нитросоединения, амины и др.).

Прокаливание. Помещают на крышку тигля (твердое – на кончик шпателя) 0,1 см³ (0,1 г) вещества. Осторожно вносят в верхнюю или боковую часть бесцветного пламени горелки, постепенно продвигая крышку в более горячую часть пламени. Внимательно наблюдают за происходящими изменениями вещества. Записывают характер плавления (разлагается ли вещество) и горения (быстрое, со вспышкой, медленное), цвет пламени, запах. Если вещество горит слабосветящимся пламенем (почти голубое), это указывает на присутствие в нем кислородсодержащих функциональных групп. Желтое светящееся (коптящее) пламя характерно для богатых углеродом соединений (ароматические и ацетиленовые углеводороды).

Определение растворимости. Растворимость вещества в различных растворителях помогает сделать заключение о наличии в веществе тех или иных функциональных групп. Кроме того, определение растворимости позволяет подобрать подходящий растворитель для перекристаллизации вещества (подобное растворяется в подобном). Растворимость целесообразно исследовать в следующих растворителях: вода; 5%-ные растворы едкого натра, гидрокарбоната натрия, соляной кислоты; концентрированная серная кислота; этиловый спирт; бензол; петролейный эфир; уксусная кислота. В пробирку вносят одну каплю жидкого или 0,01 г твердого соединения и по каплям 0,2 см³ растворителя. После каждой прибавленной порции растворителя пробирку взбалтывают. Если соединение полностью растворимо, то его регистрируют как растворимое. Если вещество плохо растворяется или не растворяется при комнатной температуре, нагревают до кипения. В случае плохой растворимости в неорганических растворителях нерастворившееся вещество отделяют, а раствор нейтрализуют и наблюдают, не выделяется ли из него исходное соединение. Помутнение нейтрализуемого фильтрата указывает на свойства вещества: кислые – если растворителем была щелочь или сода, основные – кислый растворитель. При внесении вещества в раствор гидрокарбоната нужно обратить внимание, не выделяется ли диоксид углерода.