Лабораторная работа Исследование оксигруппы (фенолов) бромид-броматным методом.

Цель работы.

Изучить методику определения количественного содержания фенола в техническом продукте. Закрепить полученные знания по дисциплине «Органическая химия». «Свойства органических веществ».

Пояснения к работе.

Методы бромирования и йодирования основаны на способности оксигрупп, содержащихся в ароматических соединениях увеличивать подвижность атомов водорода ядра, что делает возможным легкое замещение последних бромом и йодом. Так ОН- группа в феноле увеличивает подвижность атомов водорода, стоящих в орто- и параположениях:

ОН OH

Br Br

+3Br₂ +3HBr

Br

фенол трибромфенол

Направляющее влияние оксигрупп значительно больше, чем влияние других заместителей. Поэтому замещение атомов водорода ядра в оксисоединениях, содержащих мета- , орто- и паразаместители, происходит даже в водном растворе:

ОН OH

Br Br

+3Br₂ +3HBr

СН₃ СН₃

Br

м-кпезол 2,4,6-трибромкрезол

Бромирование орто-и паразамещенных происходит с образованием дигалогензамещенных:

ОН ОН

СН₃ Br CH₃

+2Br₂ +2HBr₂

Br

о-крезол 4,6-дибром-о-крезол

ОН OH

Br Br

+2Br₂ +2HBr

CH₃ CH₃

n-крезол 2,6-дибром- n-крезол

Таким образом, на бромирование 1 моль орто- или паразамещенного оксипроизводного бензола расходуется 2 моль галогена, а на 1 моль метазамещенного – 3 моль галогена.

Выполнение определения содержания фенола методом бромирования.

Бромометрический метод анализа фенола основан на том, что фенол в водном растворе количественно образует с бромом трибромфенол. Бромируют фенол в кислой среде раствором смеси бромистого калия KBr и бромноватистого калия KBrO₃ (бромид-бромат). В кислой среде бромид-броматная смесь выделяет свободный бром по уравнению:

5 KBr+KBrO₃+6HCl 3Br₂+6KCl+3H₂O

Фенол реагируя с бромом, количественно переходит вначале в трибромфенол:

ОН OH

Br Br

+3Br₂ +3HBr

Br

фенол трибромфенол

а затем при избытке брома – в трибромфенолбром:

ОН OBr

Br Br

+Br₂ +HBr

Br

трибромфенолбром

Под действием йодистоводородной кислоты трибромфенолбром снова переходит в трибромфенол и не мешает количественному определению фенола данным методом:

ОBr OH

Br Br Br Br

+2HI +HBr +I_{2_}

Br Br

Йодистоводородная кислота выделяется из йодистого калия в кислом растворе:

K I+HCl KCl+HI

Избыток брома, не вступивший в реакцию с фенолом, реагирует с йодистоводородной кислотой с выделением свободного йода:

B r₂+2HI 2HBr+I₂

Йод титруют серноватистокислым натрием:

I ₂+2Na₂S₂O₃ 2NaI+Na₂S₄O₆

Данный метод применим для определения фенола в различных препаратах, не содержащих примесей, способных бромироваться, а также для определения чистого фенола.

Задание.

1. Приготовить пробу технического фенола:

-взвесить на аналитических весах в бюксе навеску технического фенола;

- перенести навеску количественно в мерную колбу, объем довести до метки дистиллированной водой.

2. Познакомиться с теоретическими основами методики определения фенола.

3. Провести исследования.

4. Оформить протокол исследования.

5. Выполнить необходимые расчеты.

6. Оценить полученные данные.

7. Ответить на контрольные вопросы.

Оборудование и реактивы:

1. Бромид-бромат, 0,1 моль/дм³ раствор.

2. Серная кислота, 50-ный раствор.

3. Иодид калия, 10-%-ный раствор.

4. Тиосульфат натрия, 0,1 моль/дм³ раствор.

5. Крахмал, 1%-ный раствор.

6. Мерная колба, 100 см³.

7. Коническая колба, 250-300 см³.

8. Мерные пипетки, 1-10 см³.

9. Бюретка.

Работа в лаборатории.

При определении фенола в фармацевтических препаратах (камфорно-фенольной пасте) навеску продукта около 1г, взятую с точностью до 0.0002г, помещают в стаканчик емкостью 50 мл, добавляют 15 мл дистиллированной

воды, тщательно растирают стеклянной палочкой и фильтруют через складчатый фильтр. Стаканчик и фильтр промывают 2-3 раза по 15 мл дистиллированной водой. Фильтрат и промывные воды собирают в колбу емкостью 100 мл, содержимое колбы доводят до метки водой и тщательно перемешивают. Пипеткой отбирают 10 мл фильтрата в колбу емкостью 200-250 мл с притертой пробкой, добавляют 25 мл 0,1 Н раствора бромид-бромата, 10 мл 50%-ного раствора серной кислоты. Жидкость в колбе тщательно перемешивают и оставляют на 15 минут в темном месте. После этого к смеси прибавляют 15 мл 10%-ного раствора йодистого калия, сильно взбалтывают, оставляют на 10 минут в темном месте. Выделившийся йод титруют 0,1 Н раствором тиосульфата натрия до соломенно-желтого цвета, затем добавляют около 1 мл 1%-ного крахмала и титруют до исчезновения синей окраски раствора. Параллельно ставят холостой опыт в тех же условиях с теми же реактивами, но без анализируемой пробы.

Содержание отчета.

Протокол исследования:

m – масса технического фенола (г) =

V – объем мерной колбы (см³) =

V – объем пипетки (см³) =

C – концентрация тиосульфата (моль/дм³) =

V – объем бромид-бромата (см³) =

Объемы тиосульфата натрия, пошедшие на титрование пробы:

V₁ (см³) =

V₂ (см³) =

V₃ (см³) =

Объемы тиосульфата натрия, пошедшие на титрование холостого опыта:

V (см³) =

V (см³) =

Vср. (см³) =

Процентное содержание фенола в продукте ( ) рассчитывают по формуле:

=

V₁ – объем тиосульфата натрия, израсходованный на титрование пробы;

Vср – объем тиосульфата натрия, израсходованный на титрование холостого опыта;

Т_р/о – титр тиосульфата натрия по фенолу;

V_к – объем мерной колбы;

V_п – объем пипетки;

m – масса технического фенола.

=

= =

Погрешность методики ( )10%.

Расчет сходимости

d=( )=

d_k=0,1 =

ВОК сходимости пройден, если d<d_k

Выводы:

Контрольные вопросы:

1. В какой среде протекает реакция бромирования?

2. Из каких исходных веществ и при каких условиях идет реакция получения брома?

3. Какое вещество выпадет в осадок при избытке брома? Как избежать его отрицательного влияния на точность определения фенола?

4. Назовите назначение серной кислоты при определении фенола.

5. Какой индикатор применяют при определении фенола?

Литература.

К.И.Годовская. Технический анализ. М., Высшая школа, 1972.