정성적 분석. 목적, 가능한 방법. 무기 및 유기 물질의 정성적 화학 분석

질적 분석은 그 자체로 목적 분석 대상에서 특정 물질 또는 그 구성 요소를 감지합니다. 감지는 다음에 의해 수행됩니다. 신분증 즉, 적용된 분석법의 조건 하에서 분석 대상의 AS와 분석 물질의 알려진 AS의 동일성(동일성)을 확립하는 것입니다. 이를 위해 이 방법은 분석물질의 존재가 알려진 표준 물질(2.1장)을 먼저 검사하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 스펙트럼이 전기 아크에 의해 여기될 때 합금의 방출 스펙트럼에서 350.11 nm의 파장을 갖는 스펙트럼 선의 존재는 합금에 바륨이 존재함을 나타내는 것으로 확립되었습니다. 전분을 첨가했을 때 수용액의 파란색은 I 2가 있음을 나타내는 지표이며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

정성적 분석은 항상 정량적 분석보다 우선합니다.

현재 정성 분석은 스펙트럼, 크로마토그래피, 전기화학적 등의 기기적 방법으로 수행됩니다. 화학적 방법은 특정 기기 단계(시료 개방, 분리, 농축 등)에서 사용되지만 때로는 화학적 분석의 도움으로 다음이 가능합니다. 예를 들어 브롬수 또는 KMnO 4 수용액을 통과할 때 불포화 탄화수소에 이중 및 삼중 결합의 존재를 확인하기 위해 보다 간단하고 빠르게 결과를 얻을 수 있습니다. 이 경우 솔루션의 색상이 손실됩니다.

상세한 정성적 화학 분석을 통해 무기 및 유기 물질의 원소(원자), 이온, 분자(물질), 기능, 구조 및 상 구성을 결정할 수 있습니다.

무기 물질을 분석할 때 원소 및 이온 분석이 가장 중요합니다. 왜냐하면 원소 및 이온 구성에 대한 지식은 무기 물질의 물질 구성을 확립하는 데 충분하기 때문입니다. 유기 물질의 특성은 원소 구성뿐만 아니라 구조와 다양한 작용기의 존재에 따라 결정됩니다. 따라서 유기 물질 분석에는 고유한 특성이 있습니다.

정성적 화학 분석 특정 물질의 특징적인 화학 반응(분리, 분리 및 검출) 시스템을 기반으로 합니다.

정성 분석의 화학 반응에는 다음 요구 사항이 적용됩니다.

1. 반응은 거의 즉각적으로 일어나야 합니다.

2. 반응은 되돌릴 수 없어야 합니다.

3. 반응에는 외부 효과(AS)가 수반되어야 합니다.

a) 용액의 색상 변화;

b) 침전물의 형성 또는 용해;

c) 기체 물질의 방출;

d) 불꽃 착색 등

4. 반응은 최대한 민감하고 구체적이어야 합니다.

분석물과 함께 외부 효과를 얻을 수 있는 반응을 호출합니다. 분석적 , 그리고 이 목적으로 첨가된 물질은 다음과 같습니다. 시약 . 고체 물질 사이에서 일어나는 분석반응을 ''이라 한다. 건조한 경로로 ", 그리고 솔루션에서 - " 젖은 길 ».

"건식" 반응에는 고체 시험 물질을 고체 시약과 분쇄하여 수행되는 반응뿐만 아니라 특정 원소를 붕사와 융합하여 유색 유리(진주)를 얻는 반응도 포함됩니다.

훨씬 더 자주 분석은 분석된 물질이 용액으로 옮겨지는 "습식"으로 수행됩니다. 용액과의 반응을 수행할 수 있습니다. 시험관, 낙하 및 미결정 행동 양식. 시험관 반미세분석에서는 2~5 cm 3 용량의 시험관에서 수행됩니다. 침전물을 분리하기 위해서는 원심분리를 이용하며, 증발은 도자기 컵이나 도가니에서 수행됩니다. 낙하 분석 (N.A. Tananaev, 1920)은 도자기 접시 또는 여과지 스트립에서 수행되며 물질 용액 한 방울에 시약 용액 한 방울을 추가하여 색상 반응을 얻습니다. 미정질 분석은 현미경으로 관찰되는 특징적인 결정 색상과 모양을 갖는 화합물을 생성하는 반응을 통한 성분 검출을 기반으로 합니다.

정성적 화학 분석을 위해 산-염기, 산화환원, 침전, 착화 등 알려진 모든 유형의 반응이 사용됩니다.

무기 물질 용액의 정성 분석은 양이온과 음이온의 검출로 귀결됩니다. 이를 위해 그들은 사용합니다 흔하다 그리고 사적인 반응. 일반 반응은 많은 이온(예: 양이온에 의한 황산염, 탄산염, 인산염 형성 등의 침전)을 사용하여 유사한 외부 효과(AS)를 제공하고, 2~5개 이온을 사용하는 개별 반응은 다음과 같습니다. 유사한 AS를 생성하는 이온 수가 적을수록 반응이 더 선택적으로 고려됩니다. 반응이라고 합니다 특정한 , 다른 모든 이온이 있는 상태에서 하나의 이온을 감지할 수 있는 경우입니다. 예를 들어 암모늄 이온에 대한 구체적인 반응은 다음과 같습니다.

NH 4 Cl + KOH  NH 3  + KCl + H 2 O

암모니아는 냄새나 물에 적셔 시험관 위에 올려놓은 붉은색 리트머스 종이의 푸른색을 통해 검출됩니다.

조건(pH)을 변경하거나 마스킹을 사용하여 반응의 선택성을 높일 수 있습니다. 마스킹 예를 들어 간섭 이온을 무색 착물에 결합시켜 용액 내 간섭 이온의 농도를 검출 한계 이하로 줄이는 것으로 구성됩니다.

분석 대상 용액의 조성이 간단한 경우에는 마스킹 후 분석합니다. 분수 방법. 이는 분석된 용액의 별도 부분에서 수행되는 특정 반응을 사용하여 다른 모든 이온이 있는 상태에서 임의의 순서로 하나의 이온을 검출하는 것으로 구성됩니다. 특정한 반응이 거의 없기 때문에 복잡한 이온 혼합물을 분석할 때 그들은 다음을 사용합니다. 체계적인 방법. 이 방법은 혼합물을 그룹 시약을 사용하여 침전으로 변환하여 화학적 성질이 유사한 이온 그룹으로 나누는 것을 기반으로 하며, 그룹 시약은 엄격하게 정의된 순서에 따라 특정 시스템에 따라 분석 용액의 동일한 부분에 작용합니다. 침전물은 원심분리 등으로 서로 분리된 후 특정 방식으로 용해되고 일련의 용액이 얻어지며, 이에 대한 특정 반응을 통해 각 이온에서 별도의 이온이 검출될 수 있습니다.

사용된 그룹 시약의 이름을 딴 몇 가지 체계적인 분석 방법이 있습니다. 황화수소, 산염기, 인산암모늄 다른 사람. 고전적인 황화수소 방법은 다양한 조건에서 H 2 S, (NH 4) 2 S, NaS의 영향을 받아 황화물 또는 황 화합물을 얻음으로써 양이온을 5개 그룹으로 분리하는 것을 기반으로 합니다.

더 널리 사용되고 접근 가능하며 안전한 방법은 양이온을 6개 그룹으로 나누는 산-염기 방법입니다(표 1.3.1.). 그룹 번호는 시약에 노출되는 순서를 나타냅니다.

표 1.3.1

산-염기법에 따른 양이온 분류

그룹 번호		그룹 시약	화합물의 용해도
	Ag + , Pb 2+ , Hg 2 2+		염화물은 물에 녹지 않습니다.
	Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+		황산염은 물에 녹지 않습니다.
	Zn 2+, Al 3+, Cr 3+, Sn 2+, Si 4+, As		수산화물은 양성이며 과도한 알칼리에 용해됩니다.
	Mg 2+, Mn 2+, Fe 2+, Fe 3+, Bi 3+, Sb 3+, Sb 5+		수산화물은 과량의 NaOH 또는 NH 3에 불용성입니다.
그룹 번호		그룹 시약	화합물의 용해도
	Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Hg 2+		수산화물은 과량의 NH 3에 용해되어 복합 화합물을 형성합니다.
	Na+, K+, NH4+		염화물, 황산염, 수산화물은 물에 용해됩니다.

음이온은 일반적으로 분석 시 서로 간섭하지 않으므로 군시약은 분리용이 아닌 특정 음이온군의 유무를 확인하기 위해 사용됩니다. 음이온을 그룹으로 엄격하게 분류하는 것은 없습니다.

가장 간단한 방법으로 Ba 2+ 이온과 관련하여 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.

a) 물에 잘 녹는 화합물 제공: Cl -, Br -, I -, CN -, SCN -, S 2-, NO 2 2-, NO 3 3-, MnO 4-, CH 3 COO -, ClO 4 - , ClO 3 - , ClO - ;

b) 물에 난용성 화합물 제공: F -, CO 3 2-, CsO 4 2-, SO 3 2-, S 2 O 3 2-, SO 4 2-, S 2 O 8 2-, SiO 3 2- , CrO 4 2-, PO 4 3-, AsO 4 3-, AsO 3 3-.

유기물질의 정성적 화학분석은 다음과 같이 나누어진다. 원소 같은 , 기능의 , 구조적 그리고 분자 .

분석은 유기물의 예비 테스트로 시작됩니다. 고체의 경우 t 용융이 측정됩니다. , 액체의 경우 - t kip 또는 , 굴절률. 몰 질량은 냉동 t의 감소 또는 끓음의 증가, 즉 극저온 또는 ebullioscopic 방법에 의해 결정됩니다. 중요한 특징은 용해도이며, 이에 기초하여 유기 물질에 대한 분류 체계가 있습니다. 예를 들어, 물질이 H 2 O에 용해되지 않지만 NaOH 또는 NaHCO 3의 5% 용액에 용해되는 경우, 이는 강한 유기산, 탄소 원자가 6개 이상인 카르복실산, 오르토 및 파라 위치에 치환기가 있는 페놀, -디케톤.

표 1.3.2

유기화합물 식별을 위한 반응

연결 타입	반응에 관여하는 작용기
알데하이드		a) 2,4 - 디니트로페닐히드로시드 b) 히드록실아민 염산염 c) 황산수소나트륨
		a) 아질산 b) 벤젠설포닐 클로라이드
방향족 탄화수소		아족시벤젠 및 염화알루미늄
		알데히드 참조
불포화 탄화수소	C = C - - C ← C -	a) KMnO 4 용액 b) CCL 4에 Br 2 용액
니트로 화합물		a) Fe(OH) 2 (Mohr's salt + KOH) b) 아연가루 + NH 4 Cl c) 20% NaOH 용액
		a) (NH 4) 2 b) HCl에 용해된 ZnCl 2 용액 c) 과요오드산
		a) 피리딘 중의 FeCl 3 b) 브롬수
에테르		a) 요오드화수소산 b) 브롬수
에스테르		a) NaOH(또는 KOH) 용액 b) 히드록실아민 염산염

원소 분석을 통해 유기 물질의 분자(C, H, O, N, S, P, Cl 등)에 포함된 원소를 확인할 수 있습니다. 대부분의 경우 유기물은 분해되고 분해 생성물은 용해되며 생성된 용액의 원소는 무기물과 마찬가지로 결정됩니다. 예를 들어, 질소가 검출되면 시료를 칼륨 금속과 융합시켜 KCN을 얻고, 이를 FeSO4로 처리하면 K4로 변환됩니다. 후자에 Fe 3+ 이온 용액을 첨가함으로써 프러시안 블루 Fe 4 3 -가 얻어집니다(N이 존재하는 경우 AC).

기능 분석은 기능 그룹의 유형을 결정합니다. 예를 들어 (NH 4 ) 2 와의 반응을 통해 알코올을 검출할 수 있고, KMnO 4 용액을 사용하여 1차, 2차, 3차 알코올을 구별할 수 있습니다. 1차 KMnO 4 는 알데히드로 산화되어 변색되고, 2차는 케톤으로 ​​산화되어 MnO 2 를 형성하며 3차 KMnO 2 와 반응하지 않습니다(표 1.3.2).

구조 분석은 유기 물질의 구조식 또는 개별 구조 요소(이중 및 삼중 결합, 사이클 등)를 확립합니다.

분자 분석은 전체 물질을 결정합니다. 예를 들어, 페놀은 피리딘의 FeCl3과 반응하여 검출할 수 있습니다. 종종 분자 분석은 물질의 원소, 기능 및 구조적 구성에 대한 데이터를 기반으로 화합물의 전체 구성을 확립하는 것으로 귀결됩니다. 현재 분자분석은 주로 도구적 방법으로 수행되고 있다.

분석 결과를 계산할 때는 매우 신중하게 계산을 수행해야 합니다. 수치의 수학적 오류는 분석의 오류와 동일합니다.

수치는 정확한 값과 대략적인 값으로 구분됩니다. 예를 들어, 정확한 것에는 수행된 분석 횟수, 주기율표에 있는 원소의 일련 번호가 포함되고, 대략적인 것에는 측정된 질량 또는 부피 값이 포함됩니다.

대략적인 숫자의 유효 자릿수는 소수점 왼쪽의 0과 소수점 오른쪽의 0을 제외한 모든 숫자입니다. 숫자 중간에 있는 0은 중요합니다. 예를 들어, 숫자 427.205에는 유효 숫자가 6개 있습니다. 0.00365 - 유효 숫자 3개; 244.00 - 유효 숫자 3개.

계산의 정확성은 GOST, OST 또는 분석 기술 사양에 따라 결정됩니다. 계산 오류를 미리 지정하지 않은 경우 다음 사항에 유의해야 합니다. 농도는 소수점 이하 4번째 유효숫자까지, 질량은 소수점 이하 4번째 자리까지, 질량분율(백분율)은 100분의 1까지 계산됩니다.

각 분석 결과는 측정 장비가 허용하는 것보다 더 정확할 수 없습니다(따라서 그램으로 표현된 질량은 소수점 이하 4-5자리 이상, 즉 분석 저울의 정확도 10 -4 -10 -5 g보다 클 수 없습니다).

초과 숫자는 다음 규칙에 따라 반올림됩니다.

1. 마지막 숫자가  4이면 버리고,  5이면 이전 숫자에 하나를 추가하고, 5이고 그 앞에 짝수 숫자가 있으면 이전 숫자에 하나를 더하고, 홀수이면 그 값을 뺍니다(예: 12.465  12, 46; 12.475  12.48).

2. 대략적인 숫자의 합과 차이에서는 가장 작은 숫자의 소수점 이하 자릿수만큼 유지하고, 나누고 곱할 때는 주어진 측정값에 필요한 만큼(예: 질량을 계산할 때) 공식을 사용하여

V는 100분의 1까지 측정되지만 결과는 10-4-10-5g으로 계산되어야 합니다.

3. 결과적으로 집권할 때에는 집권한 숫자만큼 유효숫자를 취한다.

4. 중간 결과에서는 반올림 규칙보다 소수점 한 자리 더 많은 숫자를 취하고 계산 순서를 평가하려면 모든 숫자를 첫 번째 유효 숫자로 반올림합니다.

분석 결과의 수학적 처리

나열된 정량 분석 ​​단계에서는 오류가 발생할 수 있으며 일반적으로 허용되므로 분석 단계가 적을수록 결과가 더 정확해집니다.

오류 측정을 측정 결과의 편차라고 합니다. 엑스 i는 측정된 양 의 참값에서 유래합니다.

차이점 x 나는 -  =Δх 나는~라고 불리는 절대 오류 , 그리고 태도 (Δx i /)100%~라고 불리는 상대오차 .

정량분석 결과의 오류는 다음과 같이 나뉜다. 총체적(실패), 체계적, 무작위 . 이를 바탕으로 얻은 분석 결과의 품질이 평가됩니다. 품질 매개변수는 오른쪽, 정확성, 재현성 및 신뢰성.

분석 결과가 고려됩니다. 옳은 , 총체적이고 체계적인 오류가 없고 추가로 무작위 오류가 최소로 감소되면 정확한, 진실에 해당합니다. 정확한 측정 결과를 얻기 위해 정량적 측정을 여러 번 반복합니다(대개 홀수).

심각한 오류 (미스)는 나머지 부분과 반복 측정 결과에 급격한 차이를 초래하는 것입니다. 오류의 원인은 분석가의 총 운영 오류입니다(예: 여과 또는 계량 중 퇴적물의 일부 손실, 잘못된 계산 또는 결과 기록). 일반적으로 다음을 사용하여 일련의 반복 측정 중에서 누락을 식별합니다. Q-테스트. 이를 계산하기 위해 결과는 오름차순으로 정렬됩니다. x 1, x 2, x 3,…xn-1, xn. 이 시리즈의 첫 번째 또는 마지막 결과는 일반적으로 의심스럽습니다.

Q-기준은 의심스러운 결과와 계열에서 가장 가까운 결과 사이의 절대값 차이와 계열의 마지막 및 첫 번째 사이의 차이의 비율로 계산됩니다. 차이점 xn- x 1~라고 불리는 변형 범위.

예를 들어, 시리즈의 마지막 결과가 의심스러우면

누락을 식별하기 위해 계산된 Q를 표로 작성된 임계값 Q와 비교합니다. 테이블분석 참고서에 나와 있습니다. 만약 Q  Q 테이블, 의심스러운 결과는 누락으로 간주하여 고려 대상에서 제외됩니다. 실수를 식별하고 수정해야 합니다.

체계적인 오류는 반복 측정 결과가 실제 값과 동일한 양수 또는 음수 값으로 벗어나는 오류입니다. 그 원인은 측정 장비 및 장비의 잘못된 교정, 사용된 시약의 불순물, 잘못된 조치(예: 지표 선택) 또는 분석가의 개별 특성(예: 시력)일 수 있습니다. 체계적인 오류는 제거될 수 있고 제거되어야 합니다. 이를 위해:

1) 다양한 성격의 여러 방법으로 정량 분석 ​​결과를 얻습니다.

2) 표준 시료에 대한 분석 기술 개발, 즉 높은 정확도로 알려진 물질, 분석물의 함량;

3) 추가 방법("도입-발견" 방법).

무작위 오류 - 발생 여부를 확인하고 고려할 수 없는 이유로(예: 전력망의 전압 변동, 분석가의 기분 등) 반복 측정 결과가 실제 값에서 약간 벗어나는 경우입니다. . 무작위 오류로 인해 동일한 조건에서 반복적으로 측정한 결과가 분산됩니다. 분산이 결정합니다. 재현성 결과, 즉 반복적인 측정을 통해 동일하거나 유사한 결과를 얻는 것. 재현성의 정량적 특성은 다음과 같습니다. 표준 편차 S는 수학적 통계 방법으로 구합니다. 적은 수의 측정(소량 샘플)의 경우 N=1-10

임의로 선택할 수 있는 반복 측정 결과 집합이라고 합니다. 결과 자체가 호출됩니다. 샘플링 옵션 . 무한히 많은 수의 측정 결과 세트(적정 n30) 일반 샘플이라고 함 , 그리고 그것으로부터 계산된 표준편차는 로 표시됩니다. 표준 편차 S()는 n 측정 결과가 평균 결과 x 또는 실제 결과에서 벗어나는 평균 양을 나타냅니다.

유기 화합물과 무기 화합물의 구조 및 특성의 중요한 차이, 동일한 등급의 물질 특성의 균일성, 많은 유기 물질의 복잡한 구성 및 구조가 유기 화합물의 정성 분석 특징을 결정합니다.

유기 화합물 분석 화학에서 주요 작업은 특정 종류의 유기 화합물에 분석물을 할당하고 혼합물을 분리하며 분리된 물질을 식별하는 것입니다.

유기농도 있고 원소 같은유기 화합물의 원소를 검출하도록 설계된 분석, 기능의– 기능 그룹을 감지하고 분자– 분자의 특정 특성이나 원소 및 기능 분석 데이터와 물리적 상수의 조합을 통해 개별 물질을 검출합니다.

정성적 원소 분석

유기 화합물(C, N, O, H, P, S, Cl, I; 덜 일반적으로 As, Sb, F, 다양한 금속)에서 가장 흔히 발견되는 원소는 일반적으로 산화환원 반응을 사용하여 검출됩니다. 예를 들어, 유기 화합물을 가열하면 삼산화 몰리브덴으로 산화시켜 탄소를 검출합니다. 탄소가 존재하면 MoO3는 낮은 몰리브덴 산화물로 환원되어 파란색 몰리브덴을 형성합니다(혼합물은 파란색으로 변합니다).

정성적 기능 분석

작용기 검출을 위한 대부분의 반응은 산화, 환원, 착물화 및 축합을 기반으로 합니다. 예를 들어, 불포화기는 이중 결합 부위의 브롬화 반응에 의해 검출됩니다. 브롬 용액이 변색됩니다.

H 2 C = CH 2 + Br 2 → CH 2 Br – CH 2 Br

페놀은 철(III) 염과의 착화합물을 통해 검출됩니다. 페놀의 종류에 따라 다양한 색상의 복합체가 형성됩니다(파란색에서 빨간색까지).

정성적 분자 분석

유기 화합물의 정성 분석을 수행할 때 일반적으로 두 가지 유형의 문제가 해결됩니다.

1. 알려진 유기 화합물의 검출.

2. 알려지지 않은 유기화합물에 대한 연구.

첫 번째 경우, 유기 화합물의 구조식을 알고 화합물 분자에 포함된 작용기에 대한 정성적 반응을 선택하여 이를 감지합니다. 예를 들어, 페닐 살리실레이트는 살리실산의 페닐 에스테르입니다.

페놀성 수산기, 페닐기, 에스테르기 및 디아조 화합물과의 아조 커플링 등 작용기로 감지할 수 있습니다. 분석된 화합물과 알려진 물질의 동일성에 대한 최종 결론은 반드시 녹는점, 끓는점, 흡수 스펙트럼 등 다양한 물리화학적 상수에 대한 데이터를 포함하는 정성적 반응을 기반으로 이루어집니다. 이러한 데이터를 사용할 필요성 이는 동일한 작용기가 다른 유기 화합물을 가질 수 있다는 사실로 설명됩니다.

알려지지 않은 유기 화합물을 연구할 때 개별 원소와 ​​그 안에 다양한 작용기의 존재에 대해 정성적 반응이 수행됩니다. 요소 및 작용기 세트에 대한 아이디어를 얻은 후 화합물의 구조에 대한 문제는 기본적으로 결정됩니다. 양적원소 조성 및 작용기, 분자량, UV, IR, NMR 질량 스펙트럼 측정.

실무 No. 1

시약 : 파라핀(C 14 H 30

장비 :

메모:

2. 불꽃 색 반응을 이용하여 유기물 내 할로겐을 검출할 수 있습니다.

작업 알고리즘:

석회수를 수용기 튜브에 붓습니다.

마개가 달린 가스 배출관을 사용하여 혼합물이 담긴 시험관을 시험관 수용기에 연결합니다.

혼합물이 담긴 시험관을 알코올 램프 불꽃으로 가열합니다.

검정색 코팅이 나타날 때까지 알코올 램프 불꽃으로 구리선을 가열하십시오.

냉각된 와이어를 테스트할 물질에 넣고 알코올 램프를 다시 불꽃에 가져옵니다.

결론:

주의 사항: 석회수, 황산구리에서 발생하는 변화(2).

시험용액을 첨가하면 알코올램프의 불꽃은 어떤 색으로 변하는가?

실무 No. 1

"유기화합물의 정성분석."

시약: 파라핀(C 14 H 30 ), 석회수, 산화구리(2), 디클로로에탄, 황산구리(2).

장비 : 다리가 있는 금속 스탠드, 알코올 램프, 시험관 2개, 가스 배출관이 있는 마개, 구리선.

메모:

유기물을 산화구리로 산화시켜 탄소와 수소를 검출할 수 있습니다(2).

화염 색상 반응을 사용하여 유기물 내 할로겐을 검출할 수 있습니다.

작업 알고리즘:

1단계 작업 : 산화구리로 파라핀을 녹이는 것

1. 그림에 따라 장치를 조립합니다. 284쪽 44번, 이렇게 하려면 시험관 바닥에 산화구리 1~2g과 파라핀을 넣고 가열하세요.

2. 작업 단계: 탄소의 정성적 결정.

1. 석회수를 수용기 튜브에 붓습니다.

2. 마개가 달린 가스 배출관을 사용하여 시험관 수용기와 혼합물과 시험관을 연결하십시오.

3. 혼합물이 담긴 시험관을 알코올 램프 불꽃으로 가열합니다.

3. 작업 단계: 수소의 정성적 결정.

1. 혼합물이 담긴 시험관 윗부분에 면모 조각을 놓고 그 위에 황산구리를 놓습니다(2).

4. 작업 단계: 염소의 정성 측정.

1. 알코올 램프 불꽃에 구리선을 검은색 코팅이 나타날 때까지 가열합니다.

2. 냉각된 와이어를 테스트할 물질에 넣고 알코올 램프를 다시 불꽃에 가져옵니다.

결론:

1. 주의 사항: 석회수, 황산구리에서 발생하는 변화(2).

2. 시험용액을 첨가하면 등불의 불꽃은 어떤 색으로 변합니까?

"화학. 10학년." OS 가브리엘리안(GDZ)

유기화합물의 정성분석 | 탄소, 수소, 할로겐 검출

실험 1. 유기화합물에서 탄소와 수소의 검출.
근무 조건:
우리는 그림과 같이 장치를 조립했습니다. 44개의 교과서. 설탕 한 꼬집과 산화 구리(II) CuO 약간을 시험관에 부었습니다. 우리는 시험관에 작은 면봉을 2/3 정도 넣은 다음 약간의 무수 황산구리 CuSO 4 를 부었습니다. 우리는 가스 배출관이 달린 마개로 시험관을 닫아서 그 하단을 미리 수산화칼슘 Ca(OH) 2 를 부은 다른 시험관으로 낮추었습니다. 버너 불꽃으로 시험관을 가열합니다. 우리는 튜브에서 기포의 방출, 석회수의 탁도 및 흰색 CuSO 4 분말의 청색을 관찰합니다.
C12H22O11 + 24CuO → 12CO2 + 11H2O + 24Cu
Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O
CuSO4 + 5H2O → CuSO4 . 5H2O
결론: 초기 물질에는 산화의 결과로 이산화탄소와 물이 얻어지고 CuO 산화제에는 포함되지 않았기 때문에 탄소와 수소가 포함되어 있습니다.

실험 2: 할로겐 검출
근무 조건:
그들은 구리선을 가져다가 집게로 끝을 고리 모양으로 구부린 다음 산화구리(II) CuO의 검은 코팅이 형성될 때까지 불꽃으로 소성했습니다. 그런 다음 냉각된 와이어를 클로로포름 용액에 담그고 다시 버너 화염에 넣었습니다. 구리염이 불꽃을 색칠하기 때문에 우리는 불꽃의 색이 청록색으로 나타나는 것을 관찰합니다.
5CuO + 2CHCl3 = 3CuCl2 + 2CO2 + H2O + 2Cu

유기물 연구는 유기물을 분리하고 정제하는 것에서부터 시작됩니다.

1. 강수량

강수량– 기체 또는 액체 물질 혼합물의 화합물 중 하나를 침전물, 결정질 또는 무정형으로 분리하는 것입니다. 이 방법은 용매화 조건을 변경하는 것에 기반을 두고 있으며 여러 가지 방법을 사용하여 용매화 효과를 크게 감소시킬 수 있으며 고체 물질을 순수한 형태로 분리할 수 있습니다.

그 중 하나는 산-염기 상호작용 또는 복합체 형성이 가능한 경우 최종(흔히 목표라고 함) 생성물이 염과 같은 화합물(단순 또는 복합 염)로 변환된다는 것입니다. 예를 들어, 아민은 치환된 암모늄염으로 전환될 수 있습니다.

(CH 3 ) 2 NH + HCl -> [(CH 3) 2 NH 2 ] + Cl – ,

및 카르복실산, 술폰산, 포스폰산 및 기타 산 - 해당 알칼리의 작용에 의해 염으로 변환됩니다.

CH 3 COOH + NaOH -> CH 3 COO – Na + + H 2 O;

2CH 3 SO 2 OH + Ba(OH) 2 -> Ba 2+ (CH 3 SO 2 O) 2 – + H 2 O;

CH 3 P(OH) 2 O + 2AgOH -> Ag(CH 3 PO 3) 2– + 2H 2 O.

이온성 화합물인 염은 극성 용매(H 2 O, ROH, RCOOH 등)에만 용해됩니다. 이러한 용매가 염의 양이온 및 음이온과 공여체-수용체 상호 작용에 더 잘 들어갈수록 용매화 중에 방출되는 에너지가 더 커집니다. 용해도가 더 높습니다. 탄화수소, 석유 에테르(경질 휘발유), CHCl3, CCl4 등과 같은 비극성 용매에서는 이들 또는 유사한 용매를 염류 용액에 첨가하면 염이 용해되거나 결정화(염석 제거)되지 않습니다. 화합물. 상응하는 염기나 산은 순수한 형태의 염으로부터 쉽게 분리될 수 있습니다.

비방향족 알데하이드와 케톤은 나트륨 하이드로설파이트를 첨가하여 수용액에서 난용성 화합물 형태로 결정화됩니다.

예를 들어, 수용액의 아세톤 (CH 3) 2 CO는 약간 용해성 하이드로 설파이트 유도체 형태로 나트륨 하이드로 설파이트 NaHSO 3로 결정화됩니다.

알데하이드는 하이드록실아민과 쉽게 응축되어 물 분자를 방출합니다.

이 과정에서 생성된 생성물을 라칭한다. 옥심그들은 액체 또는 고체입니다.옥심은 수산기의 수소가 금속으로 대체될 수 있다는 사실에서 나타나는 약산성 특성을 가지며 동시에 옥심이 산과 결합하여 형성되기 때문에 약염기성 특성을 갖습니다. 암모늄염과 같은 염.

묽은 산과 함께 끓이면 가수분해가 일어나 알데히드가 방출되고 하이드록실아민 염이 형성됩니다.

따라서 하이드록실아민은 하이드록실아민이 반응하지 않는 다른 물질과의 혼합물로부터 옥심 형태의 알데히드를 분리할 수 있게 해주는 중요한 시약입니다. 옥심은 알데히드를 정제하는 데에도 사용할 수 있습니다.

히드록실아민과 마찬가지로 히드라진 H 2 N–NH 2 는 알데히드와 반응합니다. 그러나 히드라진 분자에는 두 개의 NH 2 그룹이 있기 때문에 두 개의 알데히드 분자와 반응할 수 있으므로 일반적으로 페닐히드라진 C 6 H 5 –NH–NH 2 가 사용됩니다. 히드라진 분자의 수소 원자 하나를 페닐기 C 6 H 5로 대체한 생성물:

알데히드와 페닐히드라진의 반응 생성물을 다음과 같이 부른다. 페닐히드라존.페닐히드라존은 액체이고 고체이며 잘 결정화됩니다. 옥심과 같은 묽은 산과 함께 끓이면 가수분해되어 유리 알데히드와 페닐히드라진 염이 형성됩니다.

따라서 페닐히드라진은 히드록실아민과 마찬가지로 알데히드를 분리하고 정제하는 역할을 할 수 있습니다.

때때로 이 목적을 위해 또 다른 히드라진 유도체가 사용되는데, 여기서 수소 원자는 페닐 그룹이 아닌 H 2 N-CO 그룹으로 대체됩니다. 이 히드라진 유도체를 세미카르바지드 NH 2 -NH-CO-NH 2라고 합니다. 알데히드와 세미카바지드의 축합 생성물을 다음과 같이 부릅니다. 세미카르바존:

케톤은 또한 하이드록실아민과 쉽게 응축되어 케톡심을 형성합니다.

페닐히드라진과 함께 케톤은 페닐히드라존을 생성합니다.

및 세미카르바지드 - 세미카르바존:

따라서 히드록실아민, 페닐히드라진 및 세미카르바지드는 혼합물에서 케톤을 분리하고 알데히드를 분리 및 정제하는 것과 동일한 정도로 정제하는 데 사용됩니다. 물론 이러한 방식으로 케톤에서 알데히드를 분리하는 것은 불가능합니다.

말단 삼중 결합을 갖는 알킨은 Ag 2 O의 암모니아 용액과 반응하여 알킨화은의 형태로 방출됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

2(OH) – + HC=CH -> Ag–C=C–Ag + 4NH 3 + 2H 2 O.

출발 알데히드, 케톤 및 알킨은 순수한 형태의 난용성 대체 생성물로부터 쉽게 분리될 수 있습니다.

2. 결정화

결정화 방법혼합물의 분리와 물질의 심층 정제는 용융물, 용액 및 기체상의 부분 결정화 중에 형성된 상의 조성 차이에 기초합니다. 이러한 방법의 중요한 특징은 평형 단계(고체 및 액체(또는 기체))의 성분 농도 비율과 동일한 평형 또는 열역학적 분리 계수입니다.

어디 엑스그리고 와이– 각각 고체 및 액체(또는 기체) 상태의 구성 요소 몰 분율. 만약에 엑스<< 1, т.е. разделяемый компонент является примесью, 케이 0 = 엑스 / 와이. 실제 상황에서는 일반적으로 평형이 달성되지 않습니다. 단결정화 중 분리 정도를 유효 분리 계수라고 합니다. 케이, 이는 항상 적습니다. 케이 0 .

결정화 방법에는 여러 가지가 있습니다.

이 방법을 사용하여 혼합물을 분리하는 경우 방향성 결정화초기 용액이 담긴 용기는 가열 구역에서 냉각 구역으로 천천히 이동하며, 구역의 경계에서 결정화가 발생하며, 구역의 전면은 용기의 이동 속도로 움직입니다.

유사한 특성을 가진 구성요소를 분리하는 데 사용됩니다. 구역 용해하나 이상의 히터를 따라 천천히 이동하는 긴 용기에서 불순물을 제거한 잉곳 가열 구역의 잉곳 부분이 용융되어 출구에서 다시 결정화됩니다. 이 방법은 높은 수준의 정제를 제공하지만 생산성은 낮습니다. 따라서 주로 반도체 재료(Ge, Si 등)의 세정에 사용됩니다.

역류 컬럼 결정화상부에는 결정이 생성되는 냉각 구역이 있고 하부에는 결정이 녹는 가열 구역이 있는 기둥에서 생산됩니다. 기둥 내의 결정은 중력의 영향을 받거나 , 예를 들면 액체의 이동과 반대방향의 스크류를 사용하여 생산성이 높고 정제산물의 수율이 높은 것을 특징으로 하는 방법으로 순수한 나프탈렌, 벤조산, 카프로락탐, 지방산 분획물 등의 제조에 사용된다.

고체 가스 시스템에서 혼합물을 분리하고 물질을 건조 및 정제하기 위해 사용됩니다. 승화 (승화)그리고 역승화.

승화는 다양한 물질에 대한 평형 조건의 큰 차이를 특징으로 하며, 이로 인해 특히 고순도 물질을 얻을 때 다성분 시스템을 분리할 수 있습니다.

3. 추출

추출- 유기 용매를 사용하여 분석된 혼합물의 하나 이상의 구성 요소를 선택적으로 추출하는 분리 방법 - 추출제 일반적으로 추출은 혼합되지 않는 두 액체 상 사이에 용해된 물질을 분배하는 과정으로 이해됩니다. 상은 고체(고체에서 추출) 또는 기체일 수 있으므로 이 방법의 더 정확한 이름은 액체-액체 추출 또는 간단히 액체-액체 추출일반적으로 분석 화학에서는 유기 용매를 사용하여 수용액에서 물질을 추출하는 방법이 사용됩니다.

평형 조건에서 수성상과 유기상 사이의 물질 X 분포는 분포 평형 법칙을 따릅니다. 이 평형 상수는 두 단계의 물질 농도 사이의 비율로 표현됩니다.

케이= [X] 조직 / [X] aq,

주어진 온도에서 물질의 성질과 두 용매에만 의존하는 일정한 값이 있습니다. 이 값을 분포 상수이는 각 용매에 대한 물질의 용해도 비율로 대략적으로 추정할 수 있습니다.

액추출 후 추출된 성분이 통과한 상을 상이라 한다. 발췌; 이 구성 요소가 고갈된 단계 - 라피네이트.

업계에서 가장 일반적인 방법은 역류 다단계 추출입니다. 필요한 분리 단계 수는 일반적으로 5~10이고, 분리가 어려운 화합물의 경우 최대 50~60입니다. 이 프로세스에는 다양한 표준 및 특수 작업이 포함됩니다. 첫 번째는 추출 자체, 추출물의 세척(불순물 함량 감소 및 기계적으로 포획된 원료 용액 제거)과 재추출즉, 수용액에서의 추가 처리 또는 반복적인 추출 정제를 위해 추출된 화합물을 수상으로 역전이하는 것입니다. 특수 작업은 예를 들어 분리된 성분의 산화 상태 변화와 관련됩니다.

매우 높은 분포 상수에서만 효과적인 단일 단계 액체-액체 추출 케이, 주로 분석 목적으로 사용됩니다.

액체 추출 장치 – 추출기– 연속(기둥) 또는 계단형(혼합기-침강기) 상 접촉이 가능합니다.

추출하는 동안 혼합되지 않는 두 액체를 집중적으로 혼합해야 하기 때문에 맥동(액체의 왕복 운동), 진동(진동 플레이트 패키지 포함), 회전 디스크(패키지 포함)와 같은 유형의 컬럼이 주로 사용됩니다. 공통 샤프트에서 회전하는 디스크) 등 d.

혼합-침강기의 각 단계에는 혼합 및 침전 챔버가 있으며 혼합은 기계식(혼합기) 또는 맥동식일 수 있습니다. 다단계는 필요한 수의 섹션을 캐스케이드로 연결하여 달성됩니다. 섹션은 공통 하우징(박스 추출기)에 조립할 수 있습니다. 혼합-침강기는 단계 수가 적거나 흐름이 매우 큰 공정에서 컬럼보다 유리합니다. 액체의 원심분리 장치는 큰 흐름을 처리하는 데 유망합니다.

액체-액체 추출의 장점은 에너지 비용이 낮다는 것입니다(외부 에너지 공급이 필요한 상 전환이 없음). 고순도 물질을 얻을 가능성; 프로세스의 완전한 자동화 가능성.

예를 들어, 액체-액체 추출은 석유 공급원료에서 경질 방향족 탄화수소를 분리하는 데 사용됩니다.

고체상에서 용매를 사용하여 물질 추출녹색 잎의 엽록소, 커피 또는 차 덩어리의 카페인, 식물 재료의 알칼로이드 등 생물학적 물질에서 천연 화합물을 추출하기 위해 유기 화학에서 자주 사용됩니다.

4. 증류 및 정류

증류 및 정류는 액체와 그로부터 형성된 증기의 조성 차이를 기반으로 액체 혼합물을 분리하고 정제하는 가장 중요한 방법입니다.

액체와 증기 사이의 혼합물 성분 분포는 상대 휘발성 α 값에 의해 결정됩니다.

αik= (와이나/ 엑스나) : (와이케이 / 엑스케이),

어디 엑스나그리고 엑스케이,와이나그리고 와이케이– 구성 요소의 몰분율 나그리고 케이각각 액체와 그로부터 형성된 증기로 나타납니다.

두 가지 구성 요소로 구성된 솔루션의 경우

어디 엑스그리고 와이– 각각 액체와 증기의 휘발성 성분의 몰분율.

증류(증류)는 액체의 부분 증발과 그에 따른 증기의 응축에 의해 수행됩니다. 증류 결과, 증류된 분획은 석유 제품– 보다 휘발성이 높은(낮은 끓는점) 성분과 비증류 액체가 강화되었습니다. – 부가가치세(VAT) 잔여물– 덜 휘발성(고비점) 초기 혼합물에서 하나의 분획을 증류하면 단순 증류라고 하고, 여러 분획을 증류하면 분별(분별) 증류라고 합니다. 공정 온도를 낮추어야 하는 경우 증류는 다음과 함께 사용됩니다. 액체 층을 통해 버블링되는 수증기 또는 불활성 기체.

기존 증류와 분자 증류가 있습니다. 재래식 증류분자의 자유 경로가 액체 증발 표면과 증기 응축 표면 사이의 거리보다 몇 배 더 작을 때 이러한 압력에서 수행됩니다. 분자 증류액체 증발 표면과 증기 응축 표면 사이의 거리가 분자의 자유 경로에 비례할 때 매우 낮은 압력(10 –3 – 10 –4 mm Hg)에서 수행됩니다.

일반 증류는 저휘발성 불순물로부터 액체를 정제하고 상대적 휘발성이 크게 다른 성분의 혼합물을 분리하는 데 사용되며, 분자 증류는 예를 들어 비타민을 분리할 때 저휘발성 및 열적으로 불안정한 물질의 혼합물을 분리하고 정제하는 데 사용됩니다. 생선 기름과 식물성 기름.

상대 휘발성 α가 낮은 경우(낮은 끓는점 성분) 혼합물의 분리는 정류를 통해 수행됩니다. 정류– 액체 혼합물을 끓는점이 다른 실질적으로 순수한 성분이나 분획으로 분리합니다. 정류를 위해서는 일반적으로 응축수(환류)의 일부가 관개를 위해 컬럼 상부로 되돌아가는 컬럼 장치가 사용되며 이 경우 액체와 증기의 흐름 사이에 반복적인 접촉이 수행됩니다. 정류의 원동력은 액체상의 주어진 조성에 해당하는 증기상 성분의 실제 농도와 평형 농도 사이의 차이입니다. 증기-액체 시스템은 평형 상태를 달성하려고 노력하며 그 결과 증기는 액체와 접촉하면 휘발성이 높은(낮은 끓는점) 성분이 풍부해지고, 액체에는 휘발성이 낮은(높은 끓는점) 성분이 풍부해집니다. 액체와 증기는 서로를 향해(역류) 이동하기 때문에 컬럼의 상부 높이가 높을수록 거의 순수하고 휘발성이 높은 성분을 얻을 수 있습니다.

정류는 대기압이나 승압, 진공 조건에서 수행할 수 있으며, 감압에서는 끓는점이 낮아지고 성분의 상대 휘발성이 높아져 증류탑의 높이가 낮아지고 혼합물의 분리가 가능해집니다. 열적으로 불안정한 물질.

설계 상 증류 장치는 다음과 같이 나뉩니다. 포장 된, 디스크 모양의그리고 회전 필름.

정류는 휘발유, 등유(석유 정류), 산소 및 질소(저온 공기 정류)의 생산과 개별 물질(에탄올, 벤젠 등)의 분리 및 심층 정화를 위해 업계에서 널리 사용됩니다.

유기 물질은 일반적으로 열적으로 불안정하기 때문에 일반적으로 심층 정화를 위해 포장 증류탑진공에서 작동 때로는 특히 순수한 유기 물질을 얻기 위해 유압 저항이 매우 낮고 제품 체류 시간이 짧은 회전 필름 컬럼이 사용됩니다. 일반적으로 이 경우 정류는 다음에서 수행됩니다. 진공.

정류는 물질의 심층 정제를 위해 실험실에서 널리 사용됩니다. 증류와 정류는 연구 대상 물질의 끓는점을 결정하는 데 동시에 사용되므로 후자의 순도를 확인할 수 있습니다. (끓는점의 불변성) 이 목적을 위해 그들은 또한 ebulliometer와 같은 특수 장치를 사용합니다.

5. 크로마토그래피

색층 분석기물질의 분리, 분석 및 물리화학적 연구 방법입니다. 이는 고정층을 따라 이동상(용리액)의 흐름을 따라 이동하는 연구 대상 성분의 농도 영역 이동 속도의 차이를 기반으로 하며, 연구 중인 화합물은 두 상 사이에 분포됩니다.

1903년 M.S. Tsvet에 의해 시작된 모든 다양한 크로마토그래피 방법은 고체 또는 액체 계면의 기체 또는 액체상의 흡착을 기반으로 합니다.

유기화학에서는 물질의 분리, 정제 및 식별을 위해 다음 유형의 크로마토그래피가 널리 사용됩니다. 컬럼(흡착); 종이(분배), 박층(특수판), 기체, 액체 및 기체-액체.

이러한 유형의 크로마토그래피에서는 두 개의 상이 접촉합니다. 하나는 고정되어 측정되는 물질을 흡착 및 탈착하고 다른 하나는 이 물질의 운반체 역할을 합니다.

일반적으로 고정상은 표면이 발달된 흡착제입니다. 이동상 – 기체 (가스 크로마토그래피)또는 액체 (액체 크로마토그래피).이동상의 흐름은 흡착층을 통과하여 여과되거나 이 층을 따라 이동합니다.B 기액 크로마토그래피이동상은 기체이고 고정상은 액체이며 일반적으로 고체 담체에 침전됩니다.

겔 투과 크로마토그래피는 고정상이 겔인 액체 크로마토그래피의 변형입니다. (이 방법을 사용하면 광범위한 분자량에 걸쳐 고분자량 화합물과 생체고분자를 분리할 수 있습니다.) 이동상과 고정상 사이의 성분의 평형 또는 역학적 분포의 차이는 크로마토그래피 분리에 필요한 조건입니다.

크로마토그래피 과정의 목적에 따라 분석 크로마토그래피와 분취 크로마토그래피가 구분됩니다. 분석적연구중인 혼합물의 질적 및 양적 구성을 결정하기위한 것입니다.

크로마토그래피는 일반적으로 특수 장비를 사용하여 수행됩니다. 크로마토그래프, 주요 부분은 크로마토그래피 컬럼과 검출기로 구성됩니다. 시료가 주입되는 순간 분석된 혼합물은 크로마토그래피 컬럼의 시작 부분에 위치합니다. 이동상의 흐름에 따라 혼합물의 성분은 컬럼을 따라 다른 속도로 이동하기 시작하고, 잘 흡착된 성분은 흡착제 층을 따라 더 천천히 이동합니다. 컬럼 출구에 있는 검출기는 자동으로 이동상에서 분리된 화합물의 농도를 자동으로 결정합니다. 검출기 신호는 일반적으로 다음과 같이 기록됩니다. 레코더 결과 다이어그램은 다음과 같습니다. 크로마토그램.

분취 크로마토그래피불순물이 0.1% 이하인 고순도 물질을 얻기 위한 크로마토그래피 방법 및 장비의 개발 및 적용이 포함됩니다.

분취 크로마토그래피의 특징은 내부 직경이 큰 크로마토그래피 컬럼과 구성 요소를 분리 및 수집하기 위한 특수 장치를 사용하는 것입니다. 실험실에서는 0.1-10g의 물질이 직경 8-15mm의 컬럼에 분리됩니다. -직경 10-20cm, 수 킬로그램의 기둥이 있는 산업 시설 매년 수 톤의 물질을 생산하기 위해 직경 0.5m의 기둥이 있는 독특한 산업 장치가 만들어졌습니다.

분취 컬럼의 물질 손실은 적으므로 소량의 복잡한 합성 및 천연 혼합물을 분리하기 위해 분취 크로마토그래피를 널리 사용할 수 있습니다. 분취용 가스 크로마토그래피고순도 탄화수소, 알코올, 카르복실산 및 염소 함유 화합물을 포함한 기타 유기 화합물을 생산하는 데 사용됩니다. 액체– 약물, 분자량 분포가 좁은 중합체, 아미노산, 단백질 등의 생산에 사용됩니다.

일부 연구에서는 크로마토그래피로 얻은 고순도 제품의 가격이 증류로 정제한 제품보다 저렴하다고 주장하므로, 이전에 정류로 분리한 물질의 정밀한 정제에는 크로마토그래피를 사용하는 것이 좋습니다.

2.성분 정성분석

정성적 원소 분석은 유기 화합물이 어떤 원소로 구성되어 있는지 확인할 수 있는 일련의 방법입니다. 원소 조성을 결정하기 위해 먼저 유기 물질을 산화 또는 광물화(알칼리 금속과의 합금)를 통해 무기 화합물로 전환한 다음, 이를 기존 분석 방법으로 검사합니다.

분석 화학자로서 A.L. 라부아지에의 엄청난 업적은 다음과 같습니다. 유기물질의 원소분석(소위 CH 분석) 이때까지 무기 물질(금속, 광물 등)의 중량 분석을 위한 수많은 방법이 이미 존재했지만 아직 이러한 방식으로 유기 물질을 분석할 수는 없었습니다. 그 당시의 분석 화학은 분명히 "한쪽 다리를 절뚝거리고" 있었습니다. 불행하게도 유기 화합물 분석의 상대적인 지연, 특히 그러한 분석 이론의 지연은 오늘날에도 느껴집니다.

유기 분석 문제를 해결한 A.L. Lavoisier는 먼저 모든 유기 물질에 산소와 수소가 포함되어 있고 많은 유기 물질에 질소가 포함되어 있으며 일부에는 황, 인 또는 기타 원소가 포함되어 있음을 보여주었습니다. 이제 보편적인 정량 방법을 만드는 것이 필요했습니다. 주로 탄소와 수소를 정확하게 측정하는 방법입니다. 이 목표를 달성하기 위해 A. L. Lavoisier는 연구 중인 물질의 샘플을 태우고 방출되는 이산화탄소의 양을 측정할 것을 제안했습니다(그림 1). 그렇게 하면서 그는 두 가지 관찰에 기초했습니다. 1) 유기 물질이 연소되는 동안 이산화탄소가 형성됩니다. 2) 출발 물질에는 이산화탄소가 포함되어 있지 않으며 유기 물질의 일부인 탄소로 형성됩니다. 첫 번째 분석 대상은 휘발성이 높은 유기 물질, 즉 에탄올과 같은 개별 화합물이었습니다.

쌀. 1. A. L. Lavoisier의 최초 유기 분석 장치

연소 방식에 따른 물질

실험의 순도를 보장하기 위해 연료가 아닌 거대한 렌즈에 의해 샘플에 집중된 태양광선을 통해 고온을 제공했습니다. 샘플은 밀봉된 설치(유리 벨 아래)에서 알려진 양만큼 연소되었습니다. 산소를 제거한 후 방출된 이산화탄소를 흡수하여 무게를 측정하고 물의 질량을 간접적인 방법으로 측정했습니다.

저휘발성 화합물의 원소 분석을 위해 A. L. Lavoisier는 나중에 더 복잡한 방법을 제안했습니다. 이러한 방법에서는 시료 산화에 필요한 산소 공급원 중 하나가 연소된 시료에 미리 혼합되어 있는 금속 산화물(예: 산화납(IV))이었습니다. 이 접근법은 나중에 유기 물질의 다양한 원소 분석 방법에 사용되었으며 일반적으로 좋은 결과를 얻었습니다. 그러나 Lavoisier에 따른 CH 분석 방법은 시간이 너무 많이 걸리고 수소 함량을 충분히 정확하게 측정할 수 없었습니다. 생성된 물의 직접 계량이 수행되지 않았습니다.

CH 분석 방법은 1814년 스웨덴의 위대한 화학자 Jens Jakob Berzelius에 의해 개선되었습니다. 이제 샘플은 유리 종 아래에서 연소되지 않고 공기나 산소가 통과하는 외부에서 가열된 수평 튜브에서 연소되었습니다. 연소 과정을 촉진하는 샘플 방출된 물은 고체 염화칼슘을 흡수하고 무게를 측정했습니다. 프랑스 연구원 J. Dumas는 방출된 질소의 부피 측정(CHN 분석)으로 이 기술을 보완했습니다. Lavoisier-Berzelius 기술은 J에 의해 다시 한 번 개선되었습니다. . 리비히는 자신이 발명한 볼 흡수체에서 이산화탄소의 정량적, 선택적 흡수를 달성했습니다(그림 2.).

쌀. 2. 유 리비히(Yu. Liebig)의 유기물 연소 장치

이를 통해 CH 분석의 복잡성과 노동 강도를 획기적으로 줄이고, 가장 중요하게는 정확도를 높일 수 있게 되었으며, A.L. Lavoisier 이후 반세기 만에 Yu. Liebig이 시작한 유기 물질의 중량 분석 개발을 완료했습니다. 위대한 프랑스 과학자 Yu. 그의 방법을 적용하여 1840년대까지 Liebig은 많은 유기 화합물(예: 알칼로이드)의 정확한 구성을 알아냈고 F. Wöhler와 함께 이성질체의 존재를 증명했습니다. 이러한 기술은 사실상 남아 있습니다. 수년 동안 변하지 않은 그들의 정확성과 다재다능함은 19세기 후반 유기화학의 급속한 발전을 보장했습니다. 유기 물질의 원소 분석(미세 분석) 분야의 추가 개선은 20세기 초에야 나타났습니다. F. Pregl의 해당 연구는 노벨상을 수상했습니다(1923).

A.L. Lavoisier와 J. Liebig은 합성 중 시약의 정량적 비율에 주의를 기울이면서 동일한 물질의 역합성을 통해 개별 물질의 정량 분석 ​​결과를 확인하려고 노력했다는 점이 흥미롭습니다. A.L. Lavoisier는 화학에는 일반적으로 물질의 구성을 결정하는 두 가지 방법, 즉 합성과 분석이 있으며, 테스트에 이 두 방법을 모두 사용하는 데 성공할 때까지는 만족한다고 생각해서는 안 된다고 지적했습니다. 이 발언은 복잡한 유기 물질 연구자들에게 특히 중요합니다. 라부아지에 시대와 마찬가지로 오늘날 화합물 구조에 대한 신뢰성 있는 식별 및 식별을 위해서는 분석 방법과 합성 방법의 올바른 조합이 필요합니다.

탄소 및 수소 검출.

이 방법은 유기물과 산화구리(II) 분말의 산화 반응을 기반으로 합니다.

산화 결과, 분석된 물질에 포함된 탄소는 탄소(IV) 산화물을 형성하고, 수소는 물을 형성합니다. 탄소는 산화탄소(IV)가 중정석수와 상호 작용할 때 흰색 탄산바륨 침전물이 형성되는 방식으로 정성적으로 결정됩니다. 수소는 파란색의 결정성 수화물 Cu8O4-5H20의 형성으로 감지됩니다.

실행 방법.

산화구리(II) 분말을 시험관 1(그림 2.1)에 높이 10mm로 넣고 같은 양의 유기물을 첨가하고 완전히 혼합합니다. 시험관 1의 윗부분에 작은 덩어리의 탈지면을 놓고 그 위에 황산구리(II) 수용액을 함유하지 않은 흰색 분말의 얇은 층을 붓습니다. 시험관 1은 가스 배출관 2가 달린 마개로 닫혀 한쪽 끝이 탈지면에 거의 닿고 다른 쪽 끝은 중정석 물 1ml가 담긴 시험관 3에 담근다. 먼저 물질과 산화구리(II) 혼합물의 상부 층을 버너 불꽃으로 조심스럽게 가열한 다음 하부 층을 가열합니다.

쌀. 3 탄소와 수소의 발견

탄소가 존재하면 탄산바륨 침전물의 형성으로 인해 중정석수의 탁도가 관찰됩니다. 침전물이 나타나면 시험관 3을 제거하고 수증기가 황산동(II) 수용액에 도달할 때까지 시험관 1을 계속 가열한다. 물이 존재하면 결정성 수화물 CuSO4*5H2O의 형성으로 인해 황산동(II) 결정의 색상 변화가 관찰됩니다.

할로겐 감지. 베일리테인의 테스트.

유기 화합물에서 염소, 브롬 및 요오드 원자를 검출하는 방법은 고온에서 할로겐 함유 유기 화합물을 분해하여 할로겐화 구리(II)를 형성하는 산화 구리(II)의 능력을 기반으로 합니다.

분석된 시료를 미리 소성된 구리선의 끝에 붙이고 무광 버너 불꽃으로 가열한 후 시료에 할로겐이 있으면 생성된 할로겐화 구리(II)가 구리(I) 할로겐화물로 환원됩니다. , 증발하면 불꽃이 청록색(CuC1, CuBr) 또는 녹색(OD)으로 착색됩니다. 유기불소 화합물은 불꽃을 착색하지 않습니다. 구리(I) 불화물은 비휘발성이므로 반응은 비선택적입니다. 니트릴, 요소, 티오요소, 개별 피리딘 유도체, 카르복실산, 아세틸아세톤 등이 측정을 방해합니다. 알칼리 및 알칼리 토금속이 있는 경우 파란색 필터를 통해 불꽃을 관찰합니다.

질소 검출, 황과 할로겐. "라세뉴의 시험"

이 방법은 유기물과 나트륨 금속의 융합을 기반으로 합니다. 융합되면 질소는 시안화나트륨으로, 황은 황화나트륨으로, 염소, 브롬, 요오드는 상응하는 할로겐화나트륨으로 변합니다.

융합기술.

A. 고체.

여러 개의 시험 물질 알갱이(5-10mg)를 건조된(주의!) 내화성 시험관에 넣고 작은 나트륨 금속 조각(쌀알 크기)을 첨가합니다. 균질한 합금이 형성될 때까지 혼합물을 버너 화염에서 조심스럽게 가열하고 시험관을 균일하게 가열합니다. 나트륨이 물질과 함께 녹는지 확인하는 것이 필요합니다. 융합되면 물질이 분해됩니다. 융합은 종종 나트륨의 작은 섬광과 생성된 탄소 입자로 인해 시험관 내용물이 검게 변하는 현상을 동반합니다. 시험관을 실온으로 식힌 후 에틸알코올 5~6방울을 가하여 잔류 나트륨 금속을 제거한다. 남은 나트륨이 반응했는지 확인한 후 (알코올 한 방울을 첨가하면 쉿하는 소리가 멈춤) 시험관에 물 1-1.5ml를 붓고 용액을 가열하여 끓입니다. 물-알코올 용액은 여과되어 황, 질소 및 할로겐을 검출하는 데 사용됩니다.

B. 액체 물질.

석면망 위에 내화시험관을 수직으로 고정한 다음 시험관에 금속나트륨을 넣고 녹을 때까지 가열한 후 나트륨 증기가 나타나면 시험물질을 적하하고 물질이 탄화한 후 강렬하게 가열한다. 시험관을 실온으로 냉각시킨 후 위의 분석을 실시합니다.

B. 휘발성이 높고 승화성이 높은 물질.

나트륨과 시험물질의 혼합물을 약 1cm 두께의 소다석회 층으로 덮은 후 위의 분석을 실시한다.

질소 감지. 질소는 프러시안 블루(파란색)의 형성으로 정성적으로 검출됩니다.

결정 방법. 나트륨과 물질을 융합시킨 여과액 5방울을 시험관에 넣고, 페놀프탈레인 알코올용액 1방울을 넣는다. 진홍색으로 나타나면 알칼리성 환경을 나타낸다.(색이 나타나지 않으면 시험관에 5% 수산화나트륨 수용액 1~2방울을 첨가한다.) 이어서 10수용액 1~2방울을 첨가한다. 일반적으로 황산철(III)의 혼합물을 함유하는 황산철(II)% 수용액에 더러운 녹색 침전이 형성된다.피펫을 사용하여 시험관에서 탁한 액체 1방울을 여과지에 가한다. 방울이 종이에 흡수되자마자 5% 염산용액 한 방울을 종이에 가하면, 질소가 있으면 프러시안 블루의 푸른 반점이 나타난다.

황 검출.

황은 질적으로 검출되는 황화납(II)의 암갈색 침전물과 니트로프루시드 나트륨 용액과의 적자색 복합체가 형성됩니다.

결정 방법. 3x3cm 크기의 여과지 조각의 반대쪽 모서리에 물질을 금속 나트륨과 융합하여 얻은 여과액을 적십니다(그림 4).

쌀. 4. 정사각형 종이에 스 테스트를 수행합니다.

1% 아세트산 납(II) 용액 한 방울을 젖은 반점 중 하나에 적용하여 경계에서 3~4mm 후퇴시킵니다.

황화납(II)의 형성으로 인해 접촉 경계에 진한 갈색이 나타납니다.

니트로프루시드 나트륨 용액 한 방울을 다른 지점의 경계에 적용하면 "누출" 경계에 강렬한 적자색이 나타나 점차 색상이 변합니다.

황과 질소가 함께 존재할 때 검출됩니다.

질소와 황을 함유한 많은 유기 화합물에서 질소의 발견은 황의 존재로 인해 방해를 받습니다. 이 경우 나트륨을 함유한 수용액에서 질소와 황을 측정하는 약간 수정된 방법이 사용됩니다. 황화물과 시안화나트륨은 여과지에 적용되고 여과지는 젖은 지점 주변을 따라 분포됩니다. 이 기술은 특정 작동 기술이 필요하므로 적용이 어렵습니다.

결정 방법. 여과액을 3x3cm 크기의 여과지 중앙에 직경 약 2cm의 무색 젖은 반점이 형성될 때까지 한 방울씩 떨어뜨립니다.

쌀. 5. 함께 존재하는 황과 질소의 검출 1 - 황산철(II) 용액 한 방울 2 - 아세트산납 용액 한 방울 3 - 니트로프루시드 나트륨 용액 한 방울

5% 황산철(II)용액 1방울을 환부 중심부에 도포하고(그림 5), 한 방울이 흡수된 후 5% 염산용액 1방울을 중심부에 도포한다. 질소가 존재하면 청색 프러시안 블루 반점이 나타나고 그 후 젖은 반점의 주변을 따라 1% 아세트산납(II)용액 1방울을 도포하고 반대편에는 니트로프루시드나트륨시액 1방울을 도포한다. 황이 존재하는 경우, 첫 번째 경우에는 "누설" 접촉 부위에 짙은 갈색 반점이 나타나고, 두 번째 경우에는 적자색 반점이 나타납니다. 반응식은 위에 나와 있습니다. .

불화물 이온은 라세뉴 시료를 아세트산으로 산성화한 후 알리자린 지르코늄 지시약의 변색 또는 노란색 변색으로 검출됩니다.

질산은을 이용한 할로겐 검출. 할로겐은 다양한 색상의 할로겐화은의 응집성 침전물 형성에 의해 할로겐화물 이온 형태로 검출됩니다. 염화은은 빛에 의해 어두워지는 흰색 침전물입니다. 브롬화은 - 연한 노란색; 요오드화은은 강렬한 노란색 침전물입니다.

결정 방법. 유기물을 나트륨과 융합시켜 얻은 여액 5~6방울에 묽은질산 2~3방울을 가하고, 그 물질에 황과 질소가 함유되어 있는 경우에는 1~2분간 끓여서 황화수소와 청화수소를 제거한다. 할로겐 측정을 방해하는 산 그런 다음 1 % 질산은 용액 1-2 방울을 첨가하면 흰색 침전물이 나타나면 염소, 연한 노란색-브롬, 노란색-요오드가 있음을 나타냅니다.

브롬이나 요오드의 존재 여부를 명확히 해야 하는 경우 다음 반응을 수행해야 합니다.

1. 물질을 나트륨과 융합시킨 후 얻은 여액 3~5방울에 묽은 황산 1~2방울, 아질산나트륨 5% 용액 1방울 또는 염화철(III) 1% 용액 1방울을 첨가하고, 클로로포름 1ml.

요오드가 있는 상태에서 흔들면 클로로포름 층이 보라색으로 변합니다.

2. 물질을 나트륨과 융합시켜 얻은 여액 3~5방울에 묽은 염산 2~3방울, 클로라민 5% 용액 1~2방울, 클로로포름 1ml를 가한다.

브롬이 있으면 클로로포름 층이 황갈색으로 변합니다.

B. Stepanov의 방법을 사용한 할로겐의 발견. 이는 알코올 용액에서 나트륨 금속의 작용에 의해 유기 화합물의 공유 결합 할로겐이 이온 상태로 변환되는 것을 기반으로 합니다.

인 검출. 인을 검출하는 방법 중 하나는 산화마그네슘으로 유기물을 산화시키는 방법으로, 유기적으로 결합된 인이 인산염 이온으로 전환된 후 몰리브덴 액체와 반응하여 검출됩니다.

결정 방법. 이 물질 몇 알(5 ∼ 10 mg)을 2배의 산화마그네슘과 혼합한 다음 자제도가니에 넣고 처음에는 약하게 가열한 다음 강하게 가열하면서 회화하고 식힌 다음 이 재를 농질산 0.5 ml에 녹인다. 생성된 용액을 시험관에 옮기고 몰리브덴액 0.5ml를 가하여 가열한다.

인몰리브덴산암모늄의 노란색 침전물이 나타나는 것은 유기물에 인이 존재함을 나타냅니다.

3. 기능군별 정성분석

작용기의 선택적 반응을 기반으로 합니다(해당 주제에 대한 프레젠테이션 참조).

이 경우 침전, 착화, 분해와 특징적인 반응 생성물의 방출 등의 선택적 반응이 사용됩니다. 그러한 반응의 예가 프레젠테이션에 나와 있습니다.

흥미로운 점은 유기 분석 시약으로 알려진 유기 화합물의 형성을 그룹 검출 및 식별에 사용할 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 디메틸글리옥심 유사체는 니켈 및 팔라듐과 상호작용하고 니트로소-나프톨 및 니트로소페놀은 코발트, 철 및 팔라듐과 상호작용합니다. 이러한 반응은 탐지 및 식별에 사용될 수 있습니다(주제에 대한 프레젠테이션 참조).

4. 신분증.

유기 물질의 순도 결정

물질의 순도를 결정하는 가장 일반적인 방법은 측정하는 것입니다. 비점증류 및 정류 중에 유기 물질의 정제에 가장 많이 사용됩니다. 이를 위해 액체를 증류 플라스크(목에 납땜된 출구 튜브가 있는 둥근 바닥 플라스크)에 넣고 마개로 닫습니다. 온도계가 삽입되어 냉장고에 연결됩니다. 온도계 볼은 증기가 나오는 측면 튜브의 구멍보다 약간 높아야 합니다. 온도계 볼은 끓는 액체의 증기에 잠겨 이 증기의 온도를 받습니다. , 온도계 눈금으로 읽을 수 있으며 액체의 끓는점이 50 ° C 이상인 경우 플라스크 상단을 단열재로 덮어야하며 동시에 아네로이드를 사용해야합니다. 기압계를 사용하여 대기압을 기록하고 필요한 경우 수정합니다. 화학적으로 순수한 제품을 증류하는 경우 끓는점은 전체 증류 시간 동안 일정하게 유지됩니다. 오염된 물질을 증류하는 경우 더 많은 물질이 제거됨에 따라 증류 중 온도가 상승합니다. 끓는점이 낮은 불순물.

물질의 순도를 결정하기 위해 일반적으로 사용되는 또 다른 방법은 다음과 같습니다. 녹는 점이를 위하여 한쪽 끝이 밀봉된 모세관에 시험물질 소량을 넣고 그 물질이 온도계 볼과 같은 높이가 되도록 온도계에 부착한다. 부착된 물질을 글리세린과 같은 고비점 액체에 담그고 약한 불로 천천히 가열하면서 물질과 온도의 증가를 관찰합니다. 물질이 순수한 경우에는 물질이 녹는 순간을 쉽게 알아차릴 수 있습니다. 급격하게 녹아 튜브의 내용물이 즉시 투명해지며, 이때 온도계의 판독값이 기록됩니다. 오염된 물질은 일반적으로 더 낮은 온도에서 넓은 범위에 걸쳐 녹습니다.

물질의 순도를 제어하기 위해 다음을 측정할 수 있습니다. 밀도.액체나 고체의 밀도를 결정하기 위해 가장 자주 사용하는 것은 비중병후자는 가장 단순한 형태로 얇은 내부 모세관이 있는 분쇄 유리 마개가 장착된 원뿔로 비중병을 채울 때 더 정확하게 일정한 부피를 유지하는 데 도움이 됩니다. 모세관을 포함한 후자의 부피는 다음과 같습니다. 물과 함께 무게를 달아서 알아냈습니다.

액체의 밀도에 대한 비중병 측정은 간단히 비중병으로 무게를 측정하는 것으로 요약됩니다. 질량과 부피를 알면 원하는 액체 밀도를 쉽게 찾을 수 있습니다. 고체 물질의 경우 먼저 부분적으로 채워진 비중병의 무게를 측정합니다. 이를 통해 연구용으로 채취한 샘플의 질량을 알 수 있습니다. 그 후 비중병에 물(또는 밀도가 알려져 있고 연구 중인 물질과 상호 작용하지 않는 다른 액체)을 보충하고 다시 무게를 측정합니다. 계량을 통해 비중병에서 물질이 채워지지 않은 부분의 부피와 연구에 사용된 물질의 부피를 알 수 있으며, 질량과 부피를 알면 원하는 물질의 밀도를 쉽게 찾을 수 있습니다.

유기물의 순도를 평가하기 위해 매우 자주 측정합니다. 굴절률. 굴절률 값은 일반적으로 파장에 따른 나트륨 스펙트럼의 노란색 선에 표시됩니다. 디= 589.3nm(라인 디).

일반적으로 굴절률은 다음을 사용하여 결정됩니다. 굴절계.유기 물질의 순도를 결정하는 이 방법의 장점은 굴절률을 측정하는 데 테스트 화합물 몇 방울만 필요하다는 것입니다. 이 매뉴얼은 가장 중요한 유기 물질의 고려된 물리적 특성을 제시합니다. 또한 유기 물질의 순도를 결정하는 보편적인 방법은 다음과 같습니다. 색층 분석기이 방법을 사용하면 해당 물질의 순도를 보여줄 수 있을 뿐만 아니라 해당 물질에 포함된 특정 불순물과 양을 나타낼 수도 있습니다.