[poprawa sprawozdania; Jakub Knurek, środa, 8:00 (gr.I)]

Ćwiczenie drugie – Analiza jakościowa

1. Spalanie

Wykonanie: Do probówki wsypałem 15 mg badanej substancji, a następnie ogrzewałem ją nad płomieniem palnika, aż do spalenia. Następnie uzyskaną substancję poddałem wyprażaniu.

Obserwacje: Związek się spalił, zostawiając na dnie probówki czarny osad. Barwa płomienia była typowa. Podczas wyprażania osad zniknął. Wyczwalna była mieszaninę różnych zapachów.

Wniosek: Obecność czarnego osadu, który zniknął po wyprażaniu świadczy o organicznym charakterze związku.

2. Próba na obecności węgla i wodoru

Węgiel i wodór wykrywamy oznaczając je w produktach utleniania danego związku.

Wykonanie: Do probówki wprowadziłem octan sodu i CuO, każdego ok. 20 mg. Probówkę zamknąłem korkiem z rurką wygiętą pod kątem ostrym. Koniec rurki zanurzyłem w kolbie stożkowej, do której wlałem wcześniej przygotowany roztwór wodorotlenu wapnia. Następnie tak sporządzony zestaw ogrzewałem.

Obserwacje: (1) Widoczne były bąbelki gazu wynurzające się z roztworu wody wapiennej.

2. Nastąpiło mętnienie wody wapiennej (reakcja charakterystyczna).

3. Na ściankach probówki zaczęły powstawać krople cieczy.

Wniosek: (1) Zaobserwowanym gazem był dwutlenenek węgla (zaszła charakterystyczna dla tego związku reakcja(2)), co świadczy o obecności węgla w badanej substancji. Na ściankach probówki powstały krople cieczy, wody (3).

Reakcje:

C + H + O -(prażyć, CuO)→ CO2 + H2O

[węgiel + wodór + tlen → dwutlenek węgla + woda]

(2) CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

[dwutlenek węgla + wodorotlenek wapnia → węglan wapnia + woda]

3. Stapianie z metalicznym sodem

Aby wykryć inne pierwiastki należy zwiększyć reaktywność związku, dlatego wymagane jest połączenie jonowe. Otrzymujemy je właśnie poprzez stopienie badanej substancji metalicznym sodem. W roztworze wodnym wykonanym po sprażeniu pojawią się cyjanki, siarczki, halogenki sodu. Te zaś można wykryć metodami stosowanymi podczas analizy nieorganicznej.

Wykonanie: Do suchej probówki ze związkiem dodałem małą kostkę świeżo odkrojonego sodu i ogrzałem nad płomieniem palnika do stopienia sodu. Następnie zbiłem probówkę do parowniczki, w której znajdowało się 15 ml wody destylowanej. Przesączyłem powstałą substancję.

Obserwacje: Po przesączeniu powstał bezbarwny roztwór, który poddałem dalszej analizie.

Wniosek: W wyniku stopienia metalicznego sodu z sulfanilamidem powstał bezbarwny przesącz, który świadczy o zmianie budowy związku (powstały jony).

aa. Wykrywanie siarki (nitroprusydek sodu)

W środowisku zasadowym jony siarczkowe tworzą z nitroprusydkiem sodu czerwonawofioletowy związek kompleksowy.

Wykonanie: Do probówki zawierającej 1 ml przesączu dodałem kilka kropli 0,1% roztworu nitroprusydku sodu.

Obserwacje: W roztworze pojawiło się ciemnoczerwone zabarwienie roztworu.

Wniosek: Roztwór zabarwił się w wyniku powstania związku kompleksowego, co potwierdza obecność siarki w badanym związku.

Reakcja:

Na2S + Na[Fe(CN)5NO] → Na4[Fe(CN)5NOS]

[siarczek sodu + nitroprusydek sodu (pięciocyjanonitrozylo żelazian(III) sodu) → związek kompleksowy]

ab. Wykrywanie siarki (octan ołowiu)

W środowisku kwaśnym jony siarczkowe tworzą z octanem ołowiu czarny osad siarczku ołowiu(II).

Wykonanie: Do probówki zawierającej 1 ml przesączu dodałem kilka kropli rozcieńczonego kwasu octowego dla zakwaszenia środowiska. Następnie dodałem roztwór octanu ołowiu(II).

Obserwacje: Pojawił się czarny osad.

Wniosek: Powstały osad to siarczek ołowiu, a zatem dany związek zawiera w swoim składzie siarkę.

Reakcja:

Pb + S → PbS

[jon ołowiu + jon siarczkowy → siarczek ołowiu(II)]

ba. Wykrywanie azotu (Próba Lassaigne'a)

W środowisku silnie alkalicznym jony cyhankowe tworzą z siarczanem żelaza(II) cyjanożelazian(II) sodu:

FeSO4 + 6 NaCN → Na4[Fe(CN)6] + Na2SO4

Podczas ogrzewania jony roztworu soli żelaza(II) powstają w wyniku utleniającego działania powietrza. Powstają więc, wytrącone w postaci wotorotlenki żelaza(II) i (III). Po zakwaszeniu rozcieńczonym kwasem siarkowym powstaje zielonkawy, później przechodzący w niebieski roztwór cyjanożelazianu(II) żelaza(III), tzw. błękit pruski.

3 Na4[Fe(CN)6] + 2 Fe2(SO4)3 → Fe4[Fe(CN)6] + 6 Na2SO4

Ograniczenia próby: Próba jest niepewna dla związków lotnych, amin i ich pochodnych, związków azowych oraz diazowych i pochodznych pirolu.

Wykonanie: Do probówki z 5 ml przesączu dodałem 0,2 g siarczanu żelaza i ogrzewałem nad palnikiem. Ochłodziłem próbę pod kranem i wlałem kilka ml rozcieńczonego kwasu siarkowego(VI) po kropli dla zakwaszenia środowiska.

Obserwacje: Roztwór przybrał barwę morską, a po pewnym czasie sciemniał i stał się ciemnoniebieski.

Wniosek: W badanym związku występuje azot.

Reakcje:

FeSO4 + 6 NaCN → Na4[Fe(CN)6] + Na2SO4

[siarczan(VI) żelaza(II) + cyjanek sodu → cyjanożelazian(II) sodu + siarczan(VI) sodu]

3 Na4[Fe(CN)6] + 2 Fe2(SO4)3 → Fe4[Fe(CN)6] + 6 Na2SO4

[cyjanożelazian(II) sodu + siarczan(VI) żelaza(III) → cyjanożelazian(II) żelaza(III) + siarczan(VI) sodu]

bb. Wykrywanie azotu (w formie amoniaku)

Wiele substancji zawierających azot w swym składzie (w grupie aminowej lub amidowej) wydziela amoniak podczas ogrzewania w obecności katalizatora (NaOH lub KOH). Reakcja hyrolizy zasadowej mocznika:

NH2-CO-NH2 + H2O → CO2 + 2 NH3

Wynik można zaobserwować poprzez zmianę barwy zwilżonego papierka lakmusowego.

Wykonanie: W probówce z ok. 0,1 g mocznika dodałem 4 ml rozcieńczonego KOH. Powstały roztwór ogrzewałem, wstrząsając. U wylotu probówki umieściłem papierek uniwersalny.

Obserwacje: Po ogrzaniu i wstrząsaniu poczułem wyraźny, charakterystyczny zapach amoniaku, a papierek uniwersalny zabarwił się na zielonkawo.

Wniosek: Zmiana barwy papierka uniwersalnego i wyraźny zapach amoniaku potwierdza występowanie azotu w roztworze.

Reakcja:

NH2-CO-NH2 + H2O → CO2 + 2 NH3

[mocznik + woda → dwutlenek węgla + amoniak]

ca. Wykrywanie fluorowców (Próba Beilsteina)

Fluorowce (halogenki: Cl, Br, I) występujące w połączeniach organicznych tworzą podczas ogrzewania z CuO, które barwią płomień na kolor seledynowy. Próbę przeprowadza się na wyprażonym drucie miedzianym w płomieniu palnika Bunsena.

Ograniczenia próby: Wynik pozytywny można uznać wyłącznie przy braku obecności azotu, ponieważ dodatni wynik tej próby dają także związki posiadające grupę -CN lub -CNS, a także hydroksylina, pochodne pirydyny, czy mocznik.

Wykonanie: Miedziany drucik wyprażyłem w płomieniu palnika. Na miedziany drucik nabrałem odrobinę kwasu trichlorooctowego i wprowadziłem drucik pod palnik.

Obserwacje: Po wprowadzeniu nad palnik pojawił się seledynowy płomień.

Wniosek: Seledynowa barwa płomienia potwierzda występowanie fluorowców w badanym związku.

cb. Wykrywanie fluorowców (próba z tlenkiem wapnia)

Jest jednym z najpewniejszych sposobów sprawdzania obecności fluorowców. Sprawdza się bez względu na obecność siarki, czy azotu. Można ją także stosować przy związkach lotnych. Polega na przeprowadzeniu fluorowców w badanym związku w dobrze rozpuszczalne halogenki wapnia, które w środowisku kwasu azotowego tworzą z nadmiarem azotanu srebra serowate osady odpowiednich halogenków srebra, różniące się rozpuszczalnością i kolorem (od dobrze rozpuszczalnego, białego AgCl, przez po nierozpuszczalny, żółty AgI).

Wykonanie: Do probówki dodałem 0,05 g kwasu trichlorooctowego. Następnie przykryłem związek kilkucentymetrową warstwą czystego tlenku wapnia. Tak powstałą mieszaninę rozżarzałem w płomieniu palnika. Po kilkudziesięciu sekundach rozbiłem probówkę do parowniczki, w której znajdowało się 10 ml wody destylowanej. Rozpuszczoną w parowniczce zawartość probówki odsączyłem od zanieczyszczeń. Potem zakwasiłem powstały przesącz rozcieńczonym kwasem azotowym. Po odczekaniu kilkdziesięciu sekund dodałem także roztwór azotanu srebra.

Obserwacje: Pojawił się biały serowaty osad.

Wniosek: Badany związek zawiera w swoim składzie fluorowce. Kolor osadu świadczy o tym, że w roztworze znajduje się chlor.

Reakcje:

Cl2 + CaO → CaCl2

[chlor + tlenek wapnia → chlorek wapnia]

CaCl2 + 2 AgNO3 → 2 AgCl + Ca(NO3)2

[chlorek wapnia + azotan(V) srebra(I) → chlorek srebra(I) + azotan(V) wapnia]