Test Rozpuszczalności

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
e-mail:
TEST ROZPUSZCZALNOŚCI
T
Test rozpuszczalności pozwala na określenie kwasowo zasadowych właściwości badanego związku organicznego. Do każdej kolejnej próby rozpuszczenia pobiera się świeżą
porcję (1-2 krople cieczy lub ok. 0,1 g substancji krystalicznej) związku, dodając następnie do tej samej próbki ok. 2 cm
3
rozpuszczalnika. Probówkę należy kilkakrotnie, energicznie
wstrząsnąć i po chwili stwierdzić, czy badana substancja uległa rozpuszczeniu. Niekiedy można lekko podgrzać probówkę nad palnikiem, – jeśli po oziębieniu substancja się nie wytrąca,
to znaczy, że jest rozpuszczalna (
R
) w użytym rozpuszczalniku. Jeśli się nie rozpuszcza (
NR
), stosuje się kolejny rozpuszczalnik według poniższego schematu.
est rozpuszczalności
W razie stwierdzenia, że substancja rozpuściła się w użytym aktualnie rozpuszczalniku, przerywa się test, zadawalając się tym stwierdzeniem (z wyjątkiem rozpuszczania
w 5% NaOH, gdy chodzi o rozróżnienie mocnych i słabych kwasów).
Rozpuszczeniu w wodzie ulegają związki polarne o niskiej masie cząsteczkowej (np. metanol, etanol, kwas octowy, aceton, octan metylu, acetonitryl, propyloamina), cukry
i aminokwasy. Po stwierdzeniu, że badana substancja rozpuszcza się w wodzie, należy zbadać odczyn powstałego roztwory za pomocą papierka uniwersalnego. Pozwala to na stwierdzenie,
czy mamy do czynienia z kwasem, zasadą, czy substancją obojętną.
W 5 % roztworze wodorotlenku sodu rozpuszczają się
związki z grupy kwasów karboksylowych i fenoli:
RCOOH + NaOH → RCOO
-
Na
+
+ H
2
O
C
6
H
5
OH + NaOH → C
6
H
5
O
-
Na
+
+ H
2
O
Obie te grupy związków można odróżnić za pomocą
reakcji z wodorowęglanem sodu, z którym reagują jedynie
kwasy karboksylowe:
RCOOH + NaHCO
3
→ RCOO
-
Na
+
+ H
2
O + CO
2
↑
W 5% kwasie solnym rozpuszczają się aminy:
RNH
2
+ HCl → RNH
3
-
Cl
-
Rozpuszczeniu w stężonym kwasie siarkowym ulegają związki
zdolne do przyjęcia protonu, tzn. zawierające wiązanie wielokrotne
(ale nie węglowodory aromatyczne) lub atomy pierwiastków takich,
jak:
tlen, siarka, czy azot.
W żadnym z wymienionych rozpuszczalników nie rozpuszczają się
alkany, węglowodory aromatyczne i chlorowcopochodne (o ile nie zawierają
w cząsteczce jednej z wymienionych grup funkcyjnych.
TEST ROZPUSZCZALNOŚCI
Związki o małej masie molowej
H
2
O
pH=7 pH<7 pH>7
B.s.
R
I. Alkohole:
II. Kwasy:
III. Aminy:
C
2
H
5
NH
2
C
3
H
7
NH
2
NR
CH
3
OH
C
2
H
5
OH
HCOOH
CH
3
COOH
B.s.
NaOH
aq
NaHCO
3
R
B.s.
NR
R
NR
B.s.
IV. Mocne kwasy (duża M)
Kwas benzoesowy
Kwasy tłuszczowe
HCl
aq
V. Słabe kwasy
(duża M)
NR
OH
Jak wykorzystując test rozpuszczalności można odróżnić?
1.
Fenol od cykloheksanolu
2. Anilinę od nitrobenzenu
3. Cykloheksanon od Cykloheksanu
4. Propanol od heptanolu
5. Kwas octowy od kwasu palmitynowego
6. Kwas aminooctowy od kwasu octowego
7. Kwas aminooctowy od aminobutanu
8.
Chlorobenzen od 3-chlorocykloheksenu
9. Fenol od aniliny
10. Nitrobenzen od fenolu
11. 1-chloro-2-propen od propanolu
12. Cyklopentan od cyklopentanolu
13. Heksanal od fenolu
14. 2-amino,1-fenylo-propan od 2-propylofenolu
15. Kwas mrówkowy od etanolu
16. Benzyloaminę od alkoholu benzylowego
R
VI. Zasady (duża M)
B.s.
H
2
SO
4,st.
NH
2
Fenole
R
Aminy
VII. Związki, których cząsteczki zdolne są
do przyjęcia protonu
NR
VIII. Węglowodory aromatyczne,
chlorowcopochodne, alkany
O
Cl
,
,
CH
3
OCH
3
,
,
Określenie składu pierwiastkowego
- PRÓBA LASSEIGNE`A
W skład związków organicznych wchodzą przede wszystkim węgiel, wodór, azot, tlen, chlorowce i siarka; rzadziej fosfor lub metale. Wszystkie te pierwiastki (poza tlenem)
można oznaczyć ilościowo i jakościowo. Analizę jakościową rozpoczyna się od spalenia związku. W tym celu kilka kryształów (lub kroplę cieczy) umieszcza się na metalowej łopatce,
wprowadza w płomień palnika i ogrzewa początkowo delikatnie, a następnie praży. Jeżeli substancja spala się płomieniem i po wyprażeniu nie otrzymuje żadnej pozostałości, to oznacza,
że zawiera węgiel i jest związkiem organicznym. Jeżeli po prażeniu pozostaje popiół, to można przyjąć, że w jej skład wchodził metal. Aby dokładnie poznać skład jakościowy związku
organicznego, należy wykonać próbę Lassaigne’a.
Heteropierwiastki – azot, siarkę i fluorowce (chlor, brom i jod) – należy najpierw przeprowadzić w jony nieorganiczne, które analizuje się znanymi metodami. Najczęściej sto-
suje się prażenie substancji organicznej z sodem, w wyniku, czego powstają aniony cyjankowe (CN
-
, siarczkowe (S
-
) oraz chlorkowe (Cl
-
), bromkowe (Br
-
) i jodkowe (I
-
).
Wykonanie:
do suchej probówki wprowadza się za pomocą szczypiec mały kawałek sodu, około 0,1 g badanej substancji i ogrzewa się ostrożnie małym płomieniem aż do stop-
nienia sodu. Następnie odpowiednio uregulowanym palnikiem trzeba mocno ogrzać dno probówki do tzw., czerwonego żaru. Gorącą probówkę należy wrzucić do zlewki z zimną wodą
destylowaną (ok. 10 cm
3
) i stłuc, o ile sama nie pęknie. (
UWAGA! Jeżeli został użyty duży nadmiar sodu, może nastąpić jego gwałtowana reakcja z wodą!
). Ciecz ze zlewki należy przesą-
czyć przez sączek karbowany do probówki przepłukanej wodą destylowaną. Do dalszych prób służy alkaliczny przesącz.
Próba na fluorowce
Jeśli badana substancja zawierał siarkę lub
azot, to ok. 2 cm
3
badanego przesączu należy zakw
rozcieńczonym kwasem azotowym i ogrzewać do
wrzenia
przez 2 min w celu odpędzenia siarkowodoru
lub/i cyjanowodoru. Po oziębieniu dodaje się kilka
kropli roztworu AgNO
3
. Powstanie białego lub żółtego
osadu świadczy o obecności jonów Cl
Próba na azot
Około 3 cm
3
badanego roztworu ogrzewa się do
wrzenia z kryształkiem FeSO
4
(lub z 1 cm
3
nasyconego roztworu
FeSO
4
). Po ochłodzeniu dodaje się rozcieńczony kwas siarkowy
do odczyny kwaśnego (!). Jeżeli substancja zawiera azot, to
pojawi się zielononiebieskie zabarwienie, a po pewnym czasie
wytrąca się osad barwnika, tzw. błękitu pruskiego
Fe
4
[Fe(CN)
6
]
3
, świadczący o obecności jonów cyjankowych.
Próba na siarkę
Około 1 cm
3
badanego roztworu
zakwasza się rozcieńczonym kwasem oc
wym i dodaje octanu ołowiu (II). Czarny osad
PbS wskazuje na obecność jonów S
2-
, a więc
w składzie pierwiastkowym substancji.
asić
to-
-
, Br
-
lub I
-
.
Jeśli badana substancja nie zawierała siarki ani
azotu, to przesącz zakwasza się rozcieńczonym kwasem
azotowym i dodaje roztwór AgNO
3
. Dokładna
identyfi-
kacja powstałego osadu opiera się na jego rozpusz-
czalności w roztworze amoniaku:
-
Jak wykonując jedynie próbę Lasseigne`a można odróżnić? Napisać równania odpowiednich reakcji.
1. Chlorobenzen od o-chloronitrobenzenu
2. Kwas benzenosulfonowy od kwasu p-chlorobenzoesowego
3. Nitrylobenzen od p-bromofenolu
4. Jodobutan od 2-chloro,2-metylo-butanu
5. Bromobenzen od kwasu p-amino-benzenosulfonowego
6. Acetanilid od kwasu sulfanilowgo
7. Jodobenzen od m-dinitrobenzenu
8. Nitrometan od kwasu 2-chloropropanowego
9. Cykloheksyloaminę od kwasu chlorooctowego
10. Propyloaminę od tioetanolu
11. Kwas 4-bromobenzoesowy od kwasu 4-bromobenzenosulfonowego
12. Cyjanek propylu od siarczanu(VI) dimetylu
13. Mocznik od bromkuacetylu
14. N,N-dimetyloanilinę od chloroaniliny
15. N,N-dietyloanilinę od p-chloroaniliny
dr S.A. Stępniak
Osad AgCl jest biały i r
puszcza się w rozc
roztworze amoniaku
Osad AgBr
oz-
ieńczonym
-
jest żółtawy i roz-
o-
puszcza się w
stężonym am
niaku
AgI jest żół
puszcza się w amoniak
-
tawy i nie roz-
u.
16. Benzonitryl od p-bromofenolu
Katedra Chemii, Wydział Technologii Żywności, SGGW, pok. 1116
1
 Etapy identyfikacji substancji chemicznych
Stopień nienasycenia cząsteczki (n)
I.
Wyizolowanie substancji chemicznej:
2
+
2
⋅
C
+
N
−
H
1. Wytrącanie osadów (odsączanie)
2. Krystalizacja
3. Destylacja
4. Ekstrakcja
5. Chromatografia
a) Adsorpcyjna
b) Podziałowa
n
=
2
Gdzie:
C – liczba atomów węgla w cząsteczce
N - liczba atomów azotu w cząsteczce
H - liczba atomów jednowartościowych w cząsteczce
(H, Cl, Br, itp.)
Przykład 1.
II.
Przeprowadzenie w formę jonową (Mineralizacja)
III.
Analiza jakościowa - identyfikacja jonów
IV.
Analiza ilościowa - analiza elementarna (% zawartość pierwiastków)
V.
Ustalenie wzoru empirycznego
2
+
2
⋅
6
+
0
−
6
n
=
=
4
VI.
Oznaczenie masy molowej substancji (M), (MS)
2
VII.
Ustalenie wzoru rzeczywistego (sumarycznego)
Stopień nienasycenia cząsteczki = 4.
(3 wiązania π i pierścień).
VIII.
Obliczenie stopnia nienasycenia (n)
IX.
Ustalenie wzoru strukturalnego
a) Metodami chemicznymi
b)
Przykład 2.
C
C
H
Metodami spektroskopowymi: UV, VIS, IR, NMR
2
+
2
⋅
8
+
0
−
6
n
=
=
6
2
Stopień nienasycenia cząsteczki = 6.
(5 wiązań π i pierścień).
Przykład 3.
O
C
H
C
OH
C
HO
H
C
O
3
2
+
2
⋅
4
+
0
−
4
n
=
=
2
Stopień nienasycenia cząsteczki = 3.
(3 wiązania π).
Przykład 4.
N
2
+
2
⋅
5
+
1
−
5
n
=
=
4
2
Stopień nienasycenia cząsteczki = 4.
(3 wiązania π i pierścień).
2
[ Pobierz całość w formacie PDF ]