http://sylwester_stepniak.users.sggw.pl e-mail: [e-mail]
TEST ROZPUSZCZALNOÅšCI
Test rozpuszczalności
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 cm3 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.
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 ulegajÄ… zwiÄ…zki polarne o niskiej masie czÄ…steczkowej (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 rozpuszczajÄ… siÄ™
TEST ROZPUSZCZALNOÅšCI
Związki o małej masie molowej
związki z grupy kwasów karboksylowych i fenoli:
B.s.
H2O
RCOOH + NaOH RCOO- Na+ + H2O
pH=7 pH<7 pH>7
R
C6H5OH + NaOH C6H5O- Na+ + H2O
Obie te grupy związków można odróżnić za pomocą
I. Alkohole: II. Kwasy: III. Aminy:
NR
reakcji z wodorowęglanem sodu, z którym reagują jedynie
kwasy karboksylowe:
3 2
CH OH
HCOOH C H5NH2
RCOOH + NaHCO3 RCOO- Na+ + H2O + CO2Ä™!
C2H5OH CH3COOH C3H7NH2
W 5% kwasie solnym rozpuszczajÄ… siÄ™ aminy: B.s.
NaOHaq
RNH2 + HCl RNH3- Cl-
R
NaHCO3
Rozpuszczeniu w stężonym kwasie siarkowym ulegają związki
B.s.
zdolne do przyjęcia protonu, tzn. zawierające wiązanie wielokrotne
NR
(ale nie węglowodory aromatyczne) lub atomy pierwiastków takich,
R NR
jak: tlen, siarka, czy azot.
IV. Mocne kwasy (duża M)
B.s.
HClaq
W żadnym z wymienionych rozpuszczalników nie rozpuszczają się
alkany, węglowodory aromatyczne i chlorowcopochodne (o ile nie zawierają
Kwas benzoesowy
V. SÅ‚abe kwasy
w cząsteczce jednej z wymienionych grup funkcyjnych. Kwasy tłuszczowe
(duża M)
NR
OH
Jak wykorzystując test rozpuszczalności można odróżnić?
R
1. Fenol od cykloheksanolu VI. Zasady (duża M)
2. AnilinÄ™ od nitrobenzenu
B.s.
3. Cykloheksanon od Cykloheksanu NH2
Fenole
H2SO4,st.
4. Propanol od heptanolu
5. Kwas octowy od kwasu palmitynowego R
6. Kwas aminooctowy od kwasu octowego Aminy
7. Kwas aminooctowy od aminobutanu
8. Chlorobenzen od 3-chlorocykloheksenu
VII. Związki, których cząsteczki zdolne są
9. Fenol od aniliny
NR
do przyjęcia protonu
VIII. Węglowodory aromatyczne,
10. Nitrobenzen od fenolu
chlorowcopochodne, alkany
11. 1-chloro-2-propen od propanolu
O
12. Cyklopentan od cyklopentanolu
Cl
13. Heksanal od fenolu
, ,
14. 2-amino,1-fenylo-propan od 2-propylofenolu
CH3
15. Kwas mrówkowy od etanolu
OCH3
, ,
16. BenzyloaminÄ™ od alkoholu benzylowego
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 cm3) 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
Próba na azot
Jeśli badana substancja zawierał siarkę lub
Próba na siarkę
Około 3 cm3 badanego roztworu ogrzewa się do
azot, to ok. 2 cm3 badanego przesączu należy zakwasić
Około 1 cm3 badanego roztworu
wrzenia z kryształkiem FeSO4 (lub z 1 cm3 nasyconego roztworu
rozcieńczonym kwasem azotowym i ogrzewać do
zakwasza się rozcieńczonym kwasem octo- FeSO4). Po ochłodzeniu dodaje się rozcieńczony kwas siarkowy
wrzenia przez 2 min w celu odpędzenia siarkowodoru
wym i dodaje octanu ołowiu (II). Czarny osad
do odczyny kwaśnego (!). Jeżeli substancja zawiera azot, to
lub/i cyjanowodoru. Po oziębieniu dodaje się kilka
PbS wskazuje na obecność jonów S2-, a więc
pojawi siÄ™ zielononiebieskie zabarwienie, a po pewnym czasie
kropli roztworu AgNO3. Powstanie białego lub żółtego
w składzie pierwiastkowym substancji.
wytrąca się osad barwnika, tzw. błękitu pruskiego
osadu świadczy o obecności jonów Cl-, Br- lub I-.
Fe4[Fe(CN)6]3, świadczący o obecności jonów cyjankowych.
Jeśli badana substancja nie zawierała siarki ani
azotu, to przesącz zakwasza się rozcieńczonym kwasem
Jak wykonując jedynie próbę Lasseigne`a można odróżnić? Napisać równania odpowiednich reakcji.
azotowym i dodaje roztwór AgNO3. Dokładna identyfi-
kacja powstałego osadu opiera się na jego rozpusz-
1. Chlorobenzen od o-chloronitrobenzenu
czalności w roztworze amoniaku:
2. Kwas benzenosulfonowy od kwasu p-chlorobenzoesowego
- Osad AgCl jest biały i roz-
3. Nitrylobenzen od p-bromofenolu
puszcza się w rozcieńczonym
4. Jodobutan od 2-chloro,2-metylo-butanu
roztworze amoniaku
5. Bromobenzen od kwasu p-amino-benzenosulfonowego
- Osad AgBr jest żółtawy i roz-
6. Acetanilid od kwasu sulfanilowgo
puszcza się w stężonym amo-
7. Jodobenzen od m-dinitrobenzenu
niaku
8. Nitrometan od kwasu 2-chloropropanowego
- AgI jest żółtawy i nie roz-
9. CykloheksyloaminÄ™ od kwasu chlorooctowego
puszcza siÄ™ w amoniaku.
10. PropyloaminÄ™ od tioetanolu
11. Kwas 4-bromobenzoesowy od kwasu 4-bromobenzenosulfonowego
12. Cyjanek propylu od siarczanu(VI) dimetylu
13. Mocznik od bromkuacetylu
14. N,N-dimetyloanilinÄ™ od chloroaniliny
15. N,N-dietyloanilinę od p-chloroaniliny dr S.A. Stępniak
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:
1. Wytrącanie osadów (odsączanie)
2 + 2 Å" C + N - H
n =
2. Krystalizacja
2
Gdzie:
3. Destylacja
4. Ekstrakcja
C  liczba atomów węgla w cząsteczce
N - liczba atomów azotu w cząsteczce
5. Chromatografia
H - liczba atomów jednowartościowych w cząsteczce
a) Adsorpcyjna
(H, Cl, Br, itp.)
b) Podziałowa
Przykład 1.
II. Przeprowadzenie w formÄ™ jonowÄ… (Mineralizacja)
III. Analiza jakościowa - identyfikacja jonów
IV. Analiza ilościowa - analiza elementarna (% zawartość pierwiastków)
V. Ustalenie wzoru empirycznego
2 + 2 Å" 6 + 0 - 6
n = = 4
VI. Oznaczenie masy molowej substancji (M), (MS)
2
VII. Ustalenie wzoru rzeczywistego (sumarycznego) Stopień nienasycenia cząsteczki = 4.
(3 wiązania Ą i pierścień).
VIII. Obliczenie stopnia nienasycenia (n)
IX. Ustalenie wzoru strukturalnego Przykład 2.
a) Metodami chemicznymi
C C H
b) Metodami spektroskopowymi: UV, VIS, IR, NMR
2 + 2 Å"8 + 0 - 6
n = = 6
2
Stopień nienasycenia cząsteczki = 6.
(5 wiązań Ą i pierścień).
Przykład 3.
O
C
H
C
OH
C
HO
H
C
O
2 + 2 Å" 4 + 0 - 4
n = = 3
2
Stopień nienasycenia cząsteczki = 3.
(3 wiÄ…zania Ä„).
Przykład 4.
N
2 + 2 Å" 5 +1- 5
n = = 4
2
Stopień nienasycenia cząsteczki = 4.
(3 wiązania Ą i pierścień).
2