WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Практическое пособие по специальности 011000 «ХИМИЯ» Воронеж 2003 2 Утверждено научно – методическим советом химического факультета ВГУ, протокол № 8 от 21 июня 2003 г.

Составители: асс. Ермолова Г.И.

доц., к.х.н. Крысин М.Ю.

Практическое пособие подготовлено накафедре органической химии химического факультета Воронежского государственного университета.

Рекомендуется для студентов 5 курсадневного отделения химического факультета.

3 Лабораторная работа I ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА И ВОДОРОДА Теоретические вопросы [1-6, 10] Качественный анализ углерода и водорода. Количественные методы анализа. Определение углерода и водорода по методу Либиха.

Mикрометод Прегля. Скоростной способ Коршуна и Климовой. Полумикрометод Хельшерас Pt - катализатором. Ультрамикроанализ. Метод мокрого сожжения. Определение углерода и водорода в быстром токе кислорода с окисью хрома. Применение других окислителей. Способы определения продуктов сожжения. Причины ошибок. Определение углерода и водорода в веществах, содержащих галогены, серу, азоти другие элементы.

Практическая работа Определение углерода и водорода по Преглю Количественное определение углерода и водорода основано на сожжении навески органического вещества до двуокиси углерода и воды в быстром токе кислорода с последующим весовым определением продуктов сгорания.

Метод применим для веществ, содержащих только углерод, водород и кислород. Точность метода ±0,3-0,5 %.

Аппаратурасостоитиз трех основных частей: системы подачи и очистки кислорода, трубки для сожжения, системы для поглощения продуктов горения (рис. 1).

Выполнение анализа Собирают прибор, присоединяя к трубке для сожжения поглотительные аппараты (первым - ангидронный поглотитель для поглощения воды, вторым - аскаритовый поглотитель для поглощения углекислого газа).

Проверяют прибор нагерметичность. Включают электропечи установки и 10-15 мин. пропускают кислород (скорость газа 10-15 мл/мин).

Затем поглотительные аппараты (7 и 8) снимают, надевают наних резиновые трубки-заглушки и 15-30 мин. выдерживают в эксикаторе при температуре весовой комнаты. Перед взвешиванием резиновые трубки снимают, поглотители вытирают и взвешивают, каждый раз проверяя нулевую точку весов. Навеску вещества в количестве 50-70 мг берут в кварцевой пробирке.

Взвешенные поглотители (7 и 8) присоединяют к установке в указанном выше порядке. Перекрывают кран подачи кислорода, открывают труб ку для сожжения и быстро вставляют в нее пробирку с навеской открытым концом в сторону поглотителя. Закрывают трубку и открывают кран пода- Рис. 1. Прибор для определения углерода и водорода: 1 - газометр с кислородом; 2 - осушительная склянка с ангидроном; 3 - очистительная склянка с аскаритом; 4 - трубка для сожжения; 5 - электропечь на 700-800°С для сожжения вещества и нагревания зоны разложения; 6 - электропечь на 700-800°С для нагревания зоны окисления; 7 - поглотитель с ангидроном; 8 - поглотитель с аскаритом; 9 - контрольная трубка с ангидроном; 10 - склянка Мариотта; 11 - цилиндр.

чи кислорода. Увеличивают скорость пропускания кислорода до 35-50 мл/мин и приступают к сожжению навески. Печь (5) медленно продвигают против тока кислорода ототкрытого конца пробирки к запаянному, стараясь избежать вспышки вещества. Сожжение навески проводят до полного сгорания вещества и исчезновения черных налетов по всей длине трубки, для чего ее прокаливают электропечью (5) в течение 40-50 мин.

После сжигания вещества поглотительные аппараты (7 и 8) снимают, готовят к взвешиванию и взвешивают. По разнице в весе поглотителей до и после анализа находят количество углекислого газа и воды, образовавшихся при окислении вещества.

Содержание углерода и водорода в процентах вычисляют по формулам:

F • а •100% F • в •100% СО2 )( ОН )( Х % = ; Х % =, где С)( Н )( q q F(СО2) = 0,2729 – фактор пересчета для углерода;

F(Н2О) = 0,1119 – фактор пересчета для водорода;

а – привес СО2, мг;

в – привес Н2О, мг;

q – навеска, мг.

Лабораторная работа II ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЗОТА В ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ Теоретические вопросы [1-6, 10] Качественный анализ на азот Количественное определение азота в.

виде аммиака (метод Къельдаля, Къельдаля-Есафова). Газометрическое определение азота методом Дюма, Кирстена. Модификации этих методов.

Возможные ошибки при количественном определении азота и способы их устранения.

Практическая работа Газометричеокое определение азота по методу Дюма Метод основан наокислении органического вещества твердым окислителем (CuO) в токе инертного газа (СО2), что приводитв основном к образованию элементного азота. Образующиеся попутно окислы азота восстанавливаются до элементного азота, проходя через слой нагретой металлической меди. В азотометр из трубки для сожжения поступает смесь двух газов – двуокиси углерода и азота. Двуокись углерода поглощается раствором щелочи, а азотсобирается в азотометре. По его объему рассчитывают процентное содержание азота в веществе.

Точность метода – ±0,2 %. Метод применим ко всем органическим соединениям, не содержащим серу и галогены.

Аппаратурасостоитиз трех основных частей: системы для получения и подачи углекислого газа (аппарат Киппа), трубки для сожжения и азотометра котором собирают выделившийся азот (рис. 2).

, в Двуокись углерода, применяемую в анализе, получают в аппарате Киппа (2) из специально очищенного мрамораи химически чистой соляной кислоты.



Для сожжения используют кварцевую трубку (5) длиной 45 см с боковым отводом. В трубку помещают пробку из волокнистого асбеста, оксид меди (II) в виде кусочков проволоки (слой - 5-6 см), восстановленную медную колбаску (длина 4-6 см), снова волокнистый acбест и оксид меди (слой 5-6 см). Это постоянная часть наполнения, остающаяся в трубке до тех пор, пока медная колбаска не потеряет своих восстановительных свойств. Сменяемая часть наполнения состоит из оксида меди (II), смешанной с навеской вещества.

Азотометр (9) подсоединяют к трубке для сожжения со стороны постоянного наполния при помощи соединительной трубки с краном (8).

Нижняя часть азатометра заполнена ртутью. Сверху наливают 50 % раствор гидроксида калия в таком количестве, чтобы он заполнил весь азотометр и одну треть объема уравнительной груши (12).

Рис. 2. Прибор для определения азота:

1 – затвор; 2 - аппарат Киппа; 3 – кран; 4 - Z-образная трубка; 5 - кварцевая трубка для сожжения; 6 - подвижная электропечь или газовая горелка; 7 - большая неподвижная электропечь; 8 - кран с нарезкой; 9 – азотометр; 10, 11 - воронка с краном; 12 - уравнительная груша.

Рис. 3. Заполнение трубки для сожжения:

1 - кварцевая трубка для сожжения; 2 - контейнер для навески; 3, 5 – оксид меди (проволока); 4 – восстановленная медь; 6 – серебряная спираль.

Выполнение анализа Исследуемое вещество (20-30 мг) взвешивают в лодочке, которую затем помещают в трубку для сожжения и засыпают крупнозернистой окисью меди так, чтобы длинанезаполненной части трубки равнялась приблизительно 8 см. Конец трубки закрывают пробкой и через отвод соединяют с аппаратом Киппа.

Собранный прибор проверяют на герметичность, затем вытесняют воздух из трубки для сожжения. Для этого открывают краны (8 и 10), уравнительную грушу (12) опускают так, чтобы в азотометре осталось немного щелочи и через кран (3) пропускают в прибор углекислый газ (3 пузырька в сек.). Через 5 мин. включают печь (6) под передней частью трубки и, продолжая продувать прибор углекислым газом еще 1-2 мин., уменьшают скорость газового потока до 2 пузырьков в сек. Затем помещают печь (7) под восстановленную медную колбаску, включают её, и постепенно усиливая нагревание, доводят эту часть трубки до красного каления. При этом навеска должнаоставаться холодной. Через 15 мин делают пробу наполноту вытеснения воздуха. Для этого поднимают уравнительную грушу (12), заполняют всю трубку азотометра и часть воронки раствором едкого кали, закрывают кран (10) и опускают грушу.

Осторожно открывают кран (8) и пропускают углекислый газ в азотометр со скоростью 2 пузырька в секунду. Если воздух из приборавытеснен полностью, то в течение 2 мин. в верхней части азотометра собирается лишь небольшое количество пены, а пузырьки углекислого газа в виде мельчайших микропузырьков медленно поднимаются вдоль стенок азотометра. Если микропузырьки не получаются, то вытеснение воздуха повторяют вновь, как описано выше.

После вытеснения воздуха из приборазакрывают кран (3) и начинают сожжение исследуемого вещества при полностью открытом кране (8).

Печь (6) располагают у конца трубки (отступив на 2 см отконца) и передвигают по направлению к неподвижной печи (7).

Скорость сожжения должнабыть такой, чтобы в азотометре находилось одновременно 2-3 пузырька газа. Сожжение считается законченным, когда вся трубка прогрета до красного каления и выделение пузырьков газа прекратилось.

Следующий этап работы – вытеснение газа из трубки – проводят следующим образом. Закрывают кран (8), полностью открывают кран (3) и снова осторожно открывают кран (8) так, чтобы в азотометр попадало не более 1 пузырька в 2 с. Как только пузырьки станут микропузырьками, прекращают пропускание углекислого газа в азотометр, закрывая кран (8) соединительной трубки. Печи (6-7) выключают и дают трубке остыть, не выключая аппарата Киппа.

Азотометр отсоединяют оттрубки для сожжения, переносят надругой стол, подвешивают рядом термометр, поднимают уравнительную грушу (12) так, чтобы уровни раствора едкого кали в ней и азотометре сравнялись, и оставляют на 10-15 мин. Затем отмечают температуру, давление (по барометру) и объем выделившегося aзoта. Содержание азота в исследуемом веществе рассчитывают по формуле:

- nV )( Х % = 100%, где N )( q – масса 1 мл азота при данной температуре (t, °С) и исправленном давлении (P), мг. Значение определяют по таблице или номограмме (см. приложение 1, стр. 28).

Исправленное давление находят по формуле:

P = P1 – t – A, где Р1 – атмосферное давление, мм рт.ст;

t – поправка нарасширение ртутного столбав азотометре;

А – поправка на давление насыщенных паров воды над 50 % раствором КОН, мм рт.ст.; определяется по таблице (см. приложение 1, стр. 28).

V – объем азота, мл;

n – поправка, полученная для данного азотометрапри калибровании, мл;

oна приблизительно равна 2 % объема азота и учитывает объем щелочи, смачивающей поверхность градуированной части азотометра;

q – навеска, мг.

Пример. Навеска вещества 4,572 мг. Объем азота (V) по азотометру при температуре (t) 22°С и атмосферном давлении (Р1) 754,0 мм рт.ст. бвл 0,352 мл. При этом объеме азотометр имеет поправку 0,002 мл.

Исправленное давление: 754,0 -= -12,2 = 739,05ммР.

Исправленный объем:,0 352 + 0,002 = 0,354мл.

В приложении 1 находим, что масса 1 мл. азота при 22°С и давлении 739,05 мм рт.ст. составляет 1,1255 мг.

По формуле вычисляем содержание азота:

,11255 0,Х % = 100% = 8,71% N )(,4 Лабораторная работа III ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЛОГЕНОВ Теоретические вопросы [1-6, 10] Качественный анализ галогенов, пробы Лассеня, Бейльштейна. Количественные методы определения галогенов (хлора брома, йода). Методы, окислительной деструкции анализируемого вещества (методы Кариуса, Прегля, Коршуна Бобины и Шаванна Прингсгейма, Шенигера Восста,, ).





новительные метода определения галогенов (Методы Фольгарда, Степанова, Коршунаи Чумаченко).

Определение галогенов после разложения навески. (Весовой метод, объемное титрование по Фольгарду, по Лейперту, меркурометрический метод). Потенциометрическое титрование галогенов.

Способы определения фтора.

Практическая работа Определение галогенов по методу Шенигера (колбовый метод) Метод основан насжигании вещества в колбе, заполненной кислородом, в присутствии платинового катализатора.

Продукты сгорания поглощаются щелочным раствором с несколькими каплями перекиси водорода. Последняя добавляется для разрушения хлорноватистой или бромноватистой кислот:

Органическое Oвещество с Cl2 + CO2 + H2O Pt хлором Cl2 + H2OHCl + HClO HClO + H2O2 HCl + H2O + OHCl + KOHKCl + H2O Содержание галогенаопределяют меркурометрически с индикаторомдифенилкарбазоном:

2KCl + Hg(NO3)2 HgCl2 + 2KNOМетод применим для анализа твердых веществ и нелетучих жидкостей, содержащих хлор или бром. Точность метода ±0,3-0,5 %.

Аппаратура Определение выполняют в термостойкой конической или.

круглодонной колбе емкостью 500 мл с пришлифованной пробкой, в которую впаянаплатиновая проволока (рис. 4).

а б Рис. 4. а) Колбадля сожжения по Шенигеру. б) Фильтровальная бумага для завертывания навески при сожжении в колбе Шенигера. 1. Форма бумаги, приготовленной для навески. 2-5. Порядок завертывания навески.

Выполнение анализа Навеску вещества (20-40 мг) берут напредварительно взвешенном кусочке безвольного фильтра вырезанного в виде флажка, форма и размер, которого показаны на рис. 4. Навеску аккуратно завертывают в фильтр, складывая его, как показано нарис. 4. Затем его закрепляют в платиновой проволоке, впаянной в пробку колбы.

В колбу наливают 10 мл бидистиллята, 2 мл 2М раствораКОН и 4-капель 3 % H2O2. Для вытеснения воздуха в течение 2-3 мин. пропускают в колбу сильную струю кислорода из газометра Затем поджигают высту.

пающей конец флажка фильтровальной бумаги и быстро вставляют пробку в колбу (колбазавернута в полотенце, т.к. разложение колбовым методом иногда сопровождается взрывом). Рекомендуется во время сожжения, которое длится 15-20 с, пробку прижимать рукой во избежание ее выталкивания образующимися газами.

Колбу оставляют на 1 ч. для полного поглощения продуктов сгорания.

Поглощение можно ускорить энергичным встряхиванием содержимого колбы. Затем осторожно вынимают пробку и споласкивают её и стенки колбы бидистиллятом из промывалки.

Для разрушения оставшейся перекиси водорода содержимое колбы кипятят 5 мин., охлаждают и нейтрализуют избыток КОН, приливая 8 мл 0,5М раствораазотной кислоты из бюретки.

Содержимое колбы количественно переносят в мерную колбочку на 250 мл и доводят до метки бидистилятом. Отбирают ряд аликвотных проб по 25 мл для титрования. К каждой пробе добавляют 1 мл 0,5М раствора азотной кислоты и 5-6 капель индикаторадифенилкарбазона (1% спиртовый раствор). Титруют 0,005М Hq(NО3)2 до перехода окраски отбесцветной или слабо - желтой к бледнорозовой, не исчезающей в течение 2 мин.

Добавление определенного избытка НNO3 необходимо потому, что, как было эмпирически установлено переход окраски индикаторасоответствует эквивалентной точке при pН =1,5 - 2.

При чрезмерно высокой кислотности окраска появляется после точки эквивалентности, а при низкой кислотности конец титрования наступает слишком рано.

Содержание галогенавычисляют по формуле:

•• KA • C • (2 V -V01 ) •VХ % = •100%, где Наl)( •Vq А – масса 1 ммоль атома галогена, мг (35,453; если Hal = Cl);

К – поправка к титру раствора Hg(NO3)2;

С – молярность раствора Hg(NO3)2 (0,005М);

V1 – объем раствора Hg(NO3)2, пошедший натитрование аликвотной пробы, мл;

V0 – объем раствора Hg(NO3)2, пошедший на титрование в холостом опыте, мл (холостой опыт проводят с пустым фильтром в тех же условиях);

V01 – объем разведения, мл (250 мл);

V11 – объем аликвотной пробы, мл (25 мл) q – навеска, мг.

Поправку (К) к титру 0,005М раствора Hg(NO3)2 устанавливают по хлориду натрия. Для этого берут точную навеску хлорида натрия (3-5 мг) непосредственно в колбу для титрования, растворяют ее в 10 мл дистиллированной воды, подкисляют 1 мл 1М растворасерной кислоты и титруют раствором нитрата ртути. Если весы не позволяют брать такие маленькие навески, то отвешивают 20-30 мг NaCl, растворяют их в мерной колбе емкостью 100 мл, из которой затем берут для титрования по 10 мл раствора.

Поправку (К) к титру 0,005М раствора нитрата ртути вычисляют по формуле:

q К =, где •VF NaCl )( q – точная навеска NaCl (3-5 мг);

F(NaCl)=0,5844 – фактор пересчета NaCl;

V – объем раствора Hg(NO3)2, пошедший натитрование навески NaCl, мл.

Лабораторная работа IV ОПРЕДЕЛЕНИЕ CЕРЫ Теоретические вопросы [1-7, 10] Качественный анализ серы. Количественные методы определения серы. Окислительное полумикроопределение серы по методам Калиуса, Хельшера Гроте и Крекелера в универсальной бомбе Вурцшмитта. Кол,, бовый метод Шенигера. Объемный метод Циннеке.

Восстановительные методы определения серы (метод Бюргера и Циммермана метод Грасснера Анализ соединений серосодержащими, ).

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.