metÓdy identifikÁcie organickÝch...
TRANSCRIPT
METÓDY
IDENTIFIKÁCIE
ORGANICKÝCH LÁTOK
ORGANICKÁ ANALÝZA
� progresívna disciplína s ���� záujmom,
� úzke prepojenie so všetkými biologickými odbormi,
� často využívaná pri štúdiu ŽP, štúdium znečistenia zložiek,
� identifikácia čistých látok, určenie zloženia zmesí,
� zistenie štruktúrneho vzorca chemického indivídua.
ORGANICKÁ ANALÝZA (OA) ↔↔↔↔ ŽP
� kontaminácia POPs⇒⇒⇒⇒ v „ppt“ ⇒⇒⇒⇒ celosvetovo (PAH, PCB, dioxíny...),
� počet a objem produkcie OL ����⇒⇒⇒⇒ nutnosť identifikácie,
� OA ⇒⇒⇒⇒ spektrum citlivých inštrumentálnych analytických metód +
kombinácie,
� vysoké nároky pri identifikácii štruktúrne podobných OA
(homológov, izomérov, kongenérov...),
� problémy s nestálosťou OA, možnosti strát OA
(oxidácia, hydrolýza, mikrobiálny rozklad...).
Identifikácia organických látok.
� CharakterizCharakterizáácia lcia láátkytky:
���� popis látky, stanovenie fyzikálnych a chemických
vlastností.
�� ElementElementáárna analrna analýýzaza(kvalitatívna, kvantitatívna):
���� dôkaz a stanovenie prvkov.
� FunkFunkččnnáá analanalýýzaza(kvalitatívna, kvantitatívna):
���� dôkaz a stanovenie funkčných skupín.
� KlasifikKlasifikááciacia::
���� zatriedenie látok do tried (napr. podľa rozpustnosti...)
���� ŠŠtrukttruktúúrara::
���� konštitúcia⇒⇒⇒⇒ údaje o druhu a počte atómov v molekule,
väzbách a ich povahe,
���� konfigurácia⇒⇒⇒⇒ údaje o priestorovej postupnosti
usporiadania väzieb vystupujúcich z jedného atómu
k súboru atómov a skupín bezprostredne na neho
naviazaných,
���� konformácia⇒⇒⇒⇒ údaje o vzájomnej priestorovej relácii
atómov resp. skupín bezprostredne nespojených väzbou.
���� IdentifikIdentifik ááciacia::
���� presné určenie druhu organickej látky.
1. Charakterizácia – stanovenie chemických vlastností.
� určenie pH = skúška na kyslosť,
� chemické reakcie – vznik produktu typického pre určitú skupinu
látok:
� oxidácia s KMnO4 ⇒⇒⇒⇒ štiepenie násobných väzieb ⇒⇒⇒⇒ -COOH
(oxidácia -OH, -CHO, -SH, -NH2),
� reakcie s AgNO3 ⇒⇒⇒⇒ v prostredí etanolu ⇒⇒⇒⇒ alkoholýza
ethanolom za katalytického pôsobenia Ag+
(dôkazy halogénderivátov - RX),
� test na aktívny vodík⇒⇒⇒⇒ reakcia s Na →→→→ H2(g)
v bezvodom prostredí, v zlúčenine musí byť prítomná násobná
väzba alebo heteroatóm
(dôkazy -OH, -COOH, -SH, =NH, -CH2- medzi karbonylovými skupinami),
� tavenie s NaOH⇒⇒⇒⇒ dvojväzbová síra (-SH) →→→→ sulfid + Pb2+
→→→→ čierna zrazenina
⇒⇒⇒⇒ vyššie oxidačné stavy S→→→→ síran + Ba2+ →→→→ biela zrazenina...
Neznáma látka
indivídum zmes
popis vonk. vlastností delenie
izolácia indivíduaurčenie rozpustnosti
chemické metódy dôkazu a stanovenia
prístrojové metódy
Identifikácia látky
Analýza? Rozbor.
Čoho? Vzorky.
Cieľ? Čo, koľko.
Čo? Dôkaz, kvalita.
Koľko? Stanovenie, kvantita.
2a. KVALITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA.
� zahrievanie organickej látky v trubi čke za prítomnosti CuO ako
katalyzátora,
� z uhluhl ííkaka ⇒⇒⇒⇒ oxid uhličitý ⇒⇒⇒⇒ roztok Ba(OH)2 ⇒⇒⇒⇒ biela zrazenina
CO2(g) + Ba(OH)2(aq) →→→→ BaCO3(s) + H2O(l)
� z vodvodííkaka ⇒⇒⇒⇒ vodná para⇒⇒⇒⇒ orosenie chladnejších miest trubičky –
H2O(g) →→→→ H2O(l)
���� Dôkaz uhlíka a vodíka:
���� Kyslík nedokazujeme.
KVALITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA:
���� rozloženie organickej látky tavením s kovovým sodíkom,
� tavenina + destilovaná voda, povariť a za horúca prefiltrovať,
� filtrát ⇒⇒⇒⇒ dva podiely.
���� Dôkaz dusíka a síry (Lassaigneova skúška):
NaN →→→→ NaCN
tavenie
1. Podiel – dôkaz N:
6 NaCN + FeCl2 →→→→ Na4[[[[Fe(CN)6]]]] + 2 NaCl
dôkaz NaCN:
oxidáciaFeCl2 →→→→ FeCl3
O2
berlínska modrá
3 Na4[[[[Fe(CN)6]]]] + 4 FeCl3 →→→→ Fe4[[[[Fe(CN)6]]]]3 + 12 NaCl
2. Podiel – dôkaz S:
2 NaS →→→→ Na2S
tavenie
(CH3COO)2Pb + Na2S →→→→ PbS + 2 CH3COONa
čierna zrazenina
dôkaz Na2S:
Na2S + Na3[[[[Fe(CN)5NO]]]] →→→→ červene sfarbený roztok
���� Dôkaz halogénov:
KVALITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA.
� tavením organickej látky s CaO⇒⇒⇒⇒ tavenina obsahujúca príslušné
halogenidy,
� taveninu rozpustíme v zriedenej HNO3 ⇒⇒⇒⇒ halogenidy v ����⇒⇒⇒⇒ HX (l)
� HX (l) + AgNO3(l) ⇒⇒⇒⇒ charakteristicky sfarbené zrazeninyAgX(s)+ HNO3
HF + AgNO3 →→→→ AgF + HNO3
biela zrazenina
HCl + AgNO3 →→→→ AgCl + HNO3
biela zrazenina
HBr + AgNO3 →→→→ AgBr + HNO3
svetložltá zrazenina
HI + AgNO3 →→→→ AgI + HNO3
žltá zrazenina
���� Beilsteinova skúška:
� medený drôt s očkom (na druhom konci zatavený v sklenenej
rúrke) vyžíhame v plameni⇒⇒⇒⇒ žltooranžové sfarbenie plameňa:
2 Cu + O2 →→→→ 2 CuO
� vyžíhaný drôt ponoríme do vzorky a spaľujeme v nesvietivej
časti plameňa: 2 CuO + R-X →→→→ 2 CuX2⇒⇒⇒⇒ prchavé halogenidy Cu
sfarbia plameň do modrozelena.
KVALITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA.
���� Dôkaz fosforu (Wurtzschmidtova skúška):
� zahrievanie látky s peroxidom vodíka a glykolom
⇒⇒⇒⇒ príslušné fosfatióny,
� zavedenie do roztoku (NH4)2MoO4 ⇒⇒⇒⇒ modré zafarbenie.
2b. KVANTITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA.
���� Stanovenie obsahu vodíka a uhlíka:
� spaľovanie organickej látkyznámej hmotnostiv prúde čistého O2
⇒⇒⇒⇒ z uhlíka ⇒⇒⇒⇒ oxid uhličitý
⇒⇒⇒⇒ z vodíka ⇒⇒⇒⇒ vodná para
⇒⇒⇒⇒ univerzálna náplň
⇒⇒⇒⇒ absorbčné nádobky
plyny
1 – CaCl2⇒⇒⇒⇒ H2O
2 – nátronové vápno NaOH⇒⇒⇒⇒ CO2
3 – spaľovacia lodička so vzorkou organickej látky
4 – vyhrievacie bloky pece
5 – spaľovacia trubica s univerzálnou náplňou (a = PbO2 na azbeste – zachytenie
HX; b = Ag – zachytenie HX; c = CuO/PbCrO4 – katalyzátor; d = Cu –
katalyzátor; e = CuO – katalyzátor)
6 – absorbčné nádobky
7 – nádobky s náplňou na čistenie O2
m(H2O) m(CO2)
m(H) = x % m(C) = x %
mN = 100 %m(náplní)
KVANTITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA.
���� Stanovenie obsahu dusíka (Dumasova metóda):
� spaľovanie vzorky známej hmotnostizmiešanej s CuO alebo Cu
v prúde čistého CO2 ⇒⇒⇒⇒ redukcia vzniknutých NOx ⇒⇒⇒⇒ N2(g)
� objem N2 stanovíme volumetricky:
���� N2 zavedieme do roztoku NaCl
(minimálna rozpusť) ⇒⇒⇒⇒ vytlačí adekvátny
objem NaCl do temperovanej kalibrovanej
trubice (T, p, V) ⇒⇒⇒⇒ výpočet podľa SRIP.
�v amíno-, nitro-, azo-, hydrazo-skupine a ako heteroatóm.
���� Stanovenie obsahu dusíka na „mokrej“ ceste (Kjehdalova metóda):
� vzorka v Kjehdalovej banke + koncentrovaná H2SO4 + K2SO4
(Tv����) ⇒⇒⇒⇒ mineralizácia zahrievaním s katalyzátormi (Se, Hg2+, Cu2+),
� mineralizát obsahujúci NH4+ ⇒⇒⇒⇒ destilačná banka + nadbytok
silného hydroxidu (NaOH) ⇒⇒⇒⇒ uvoľnenie amoniaku (NH3),
stanovenie N-O a N-N
� NH3 predestilujeme s vodnou
parou do roztoku H2SO4 presne
známej koncentrácie (0,05 M),
� nadbytočné
množstvo H2SO4
spätne stitrujeme
odmerným
roztokom NaOH
(0,01 M).
z
z
o
z
o
1884 2009
KVANTITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA.
���� Stanovenie halogénov a síry (Cariusova metóda):
� rozklad vzorky známej hmotnostis konc. HNO3 v autokláve
(250 – 300 °C) ⇒⇒⇒⇒ z halogénov⇒⇒⇒⇒ halogenidy
⇒⇒⇒⇒ zo síry⇒⇒⇒⇒ sírany
� obsahy stanovíme gravimetricky:
X- + Ag+ (AgNO3) →→→→ AgX(s)
SO42- + Ba2+ →→→→ BaSO4(s)
filtrácia
premývanie, sušenie, žíhanie, výpočet
AUTOMATICKÉ ELEMENTÁRNE ANALYZÁTORY.
� na princípe tradičných metód organickej elementárnej analýzy
(oxidačné a redukčné katalyzátory, teploty rozkladu, oxidácie a
redukcie),
� vznik plynných produktov (CO2, H2O, N2...) ⇒⇒⇒⇒ separácia a
stanovenie chromatograficky,
� súčasné prvkové analyzátory ⇒⇒⇒⇒ riadené automaticky pomocou
PC, vopred odvážené vzorky ⇒⇒⇒⇒ v daných časových intervalech ⇒⇒⇒⇒
spaľovacia trubica,
� nevhodné pre analýzu zle spáliteľných látok a pre stanovenie
látok obsahujúcichďalšie prvky (P, Si, As, kovy).