Задачей элементарного качественного анализа является определение элементов, образующих данное органическое соединение.

Качественный анализ органических соединений должен обязательно предшествовать количественному анализу, так как методика последнего видоизменяется в зависимости от того, какие элементы входят в состав исследуемого вещества. Качественный анализ имеет также и самостоятельное значение как один из способов идентификации органических соединений.

Для открытия всех элементов (за исключением кислорода), входящих в состав органических веществ, существуют хорошо разработанные качественные реакции. О присутствии кислорода судят на основе результатов количественного анализа.

Атомы элементов, образующих молекулу органического вещества, обычно соединены ковалентными связями, и поэтому органические соединения не способны диссоциировать в водных растворах с образованием соответствующих ионов. Между тем большая часть качественных реакций, используемых в аналитической химии для определения отдельных элементов, представляет собой ионные реакции. Поэтому первой задачей анализа органического вещества является разрушение его молекулы; при этом образующие ее атомы переходят в минеральные соединения, легко открываемые обычными реакциями аналитической химии. Наиболее обычными способами разрушения органических веществ являются: 1) окисление и 2) сплавление со щелочными металлами - натрием или калием.

Способность вещества при нагревании (прокаливании) в фарфоровом тигле или на платиновом шпателе гореть коптящим пламенем или разлагаться с образованием обугленного остатка является достаточным доказательством присутствия в нем углерода. Но далеко не все органические вещества способны гореть или обугливаться при нагревании. Общим способом, пригодным для открытия углерода во всех органических соединениях, позволяющим одновременно обнаружить присутствие водорода, является прокаливание их с окисью меди.

Окись меди, необходимую для этой реакции, подвергают следующей предварительной обработке. В небольшую фарфоровую чашку помещают около 2 г порошкообразной окиси меди, нагревают на горелке или в муфельной печи до темнокрасного каления, прокаливают несколько минут и дают охладиться.

Для открытия углерода и водорода берут тугоплавкую узкую пробирку (100Х100 мм), всыпают в нее около 0,5 г окиси меди, прибавляют около 1 мг исследуемого вещества, хорошо перемешивают его с окисью меди медной проволокой и сверху насыпают еще 1-1,5 г окиси меди. Пробирку закрывают резиновой пробкой, через которую проходит П-образно изогнутая стеклянная трубка. Укрепив пробирку слегка наклонно в штативе, опускают наружный конец стеклянной трубки в другую пробирку, в которую наливают баритовую воду. После этого начинают нагревать небольшим пламенем газовой горелки сначала верхний слой окиси меди, а затем нижнюю часть пробирки, где находится исследуемое вещество, смешанное с окисью меди. Если в состав вещества входит углерод, то в результате его окисления окисью меди образуется углекислый газ, вызывающий помутнение баритовой воды и выпадение осадка углекислого бария.

Присутствие водорода обнаруживают по осаждению капель воды в верхней части пробирки и на стенках газоотводной трубки.

Азотсодержащие органические вещества при сплавлении с металлическим натрием (или калием) разлагаются с образованием цианистого натрия (или калия), который может быть легко обнаружен посредством реакции образования берлинской лазури.

В маленькую сухую тугоплавкую пробирку (60Х5 мм) помещают небольшой (размером с горошину) кусочек металлического натрия и прибавляют 1-2 мг исследуемого вещества. Пробирку захватывают зажимом для пробирок и сначала осторожно подогревают в пламени горелки; после того как вещество начнет обугливаться, нагревают до начала красного каления. Еще горячую пробирку погружают в небольшое количество воды (6-10 мл), находящейся в фарфоровой чашке. Пробирка при этом растрескивается а избыток натрия вступает в реакцию с водой. Водный раствор подогревают и фильтруют через маленький фильтр. К 2-3 мл фильтрата^*1 прибавляют несколько капель насыщенного на холоду раствора сернокислого закисного железа (предварительно прокипяченного и содержащего поэтому примесь соли окисного железа). Смесь, которая должна иметь щелочную реакцию (проверить лакмусовой бумажкой), кипятят полминуты, быстро охлаждают и подкисляют разбавленной соляной кислотой. Появление сине-зеленого окрашивания и постепенное образование синего осадка берлинской лазури указывает на присутствие азота в исследуемом веществе:

2NaCN + FeSO₄ а Fe(CN)₂ + Na₂SO₄

Fe(CN)₂ + 4NaCN а Na₄[Fe(CN₆)]

3Na₄[Fe(CN)₆] + 4FeCl₃ а Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 12NaCl

В отсутствие азота раствор имеет желтую окраску.

1) Реакция Бейльштейна. Берут отрезок медной проволоки длиной около 12 см и конец ее сгибают в маленькую петлю. Другой конец проволоки закрепляют в пробке, служащей ручкой. Проволоку нагревают в пламени газовой горелки до тех пор, пока она не перестанет окрашиваться в зеленый цвет. После того как проволока несколько остынет, но еще останется горячей, помещают в петлю проволоки небольшое количество исследуемого вещества и снова нагревают в пламени грелки. Окрашивание пламени в синий или зеленый цвет (вызываемое образованием летучей при высоких температурах галоидной меди) указывает на присутствие галоидов в исследуемом веществе. По продолжительности окрашивания можно приближенно судить о количественном содержании галоида^*2.

2) Небольшую пробу фильтрата, полученного при сплавлении вещества с металлическим натрием, подкисляют разбавленной азотной кислотой и прибавляют несколько капель раствора азотнокислого серебра^*3. В случае присутствия в исследуемом веществе галоида выпадает осадок галоидного серебра.

Для того чтобы узнать, какой именно из галоидов присутствует в веществе, поступают следующим образом. Пробу фильтрата, полученного после сплавления вещества с натрием, подкисляют серной кислотой, прибавляют немного раствора азотнокислого натрия и встряхивают с небольшим количеством хлороформа. В присутствии иода хлороформенный слой окрашивается в фиолетовый цвет. Для обнаружения брома окрашенный иодом хлороформенный слой отделяют при помощи делительной воронки (если иод не обнаружен, то хлороформ отделять не нужно), к водному слою прибавляют немного хлорной воды и снова встряхивают с хлороформом. В присутствии брома хлороформенный слой приобретает коричневую окраску.

1) К небольшой пробе фильтрата, полученного после сплавления исследуемого вещества с металлическим натрием, прибавляют несколько капель свежеприготовленного очень разбавленного раствора нитропруссида натрия Na₂[Fe(CN)₅(NO)]. Появление интенсивного красно-фиолетового окрашивания указывает на присутствие сернистого натрия в растворе (и, следовательно, на наличие серы в исследуемом веществе).

2) 1 мл того же фильтрата приливают к 2-3 мл 10%-ного раствора едкого натра, к которому предварительно прибавлено несколько капель раствора уксуснокислого свинца. Образование черного осадка сернистого свинца указывает на присутствие серы в исследуемом веществе.

Кроме перечисленных выше элементов, в составе органических соединений могут встречаться фосфор, мышьяк и различные металлы.

Для открытия фосфора вещество сплавляют с металлическим натрием (как при определении азота), расплав растворяют в воде, фильтруют, берут 1 мл фильтрата, прибавляют 3 мл концентрированной азотной кислоты и кипятят в течение 1 мин. Затем к полученному раствору прибавляют двойной объем раствора молибденовокислого и нагревают до 60°. В присутствии фосфора выпадает желтый осадок фосфорномолибденовокислого аммония.

Фосфор может быть также обнаружен после сплавления вещества (около 0,02 г) в никелевом тигле со смесью 2 г безводного углекислого натрия и 3 г перекиси натрия. Расплав по охлаждении растворяют в воде, подкисляют азотной кислотой и открывают фосфор реакцией с молибденовокислым аммонием.

Мышьяк обнаруживают по образовании темносерого зеркала металлического мышьяка при сплавлении исследуемого вещества с металлическим натрием. Если щелочной раствор, полученный при растворении расплава в воде, подкислить соляной кислотой и пропустить через него сероводород, то выделяется желтый осадок трехсернистого мышьяка.

Для открытия различных металлов исследуемое вещество прокаливают в тигле, переводя металлы в соответствующие окислы или углекислые соли (серебро, золото и платина выделяются при этом в виде свободных металлов). Полученную золу растворяют в разбавленной соляной кислоте (в случае образования металлического королька - в азотной кислоте или царской водке) и раствор испытывают на присутствие различных катионов обычными методами аналитической химии.

| ПРЕДЫДУЩАЯ | СОДЕРЖАНИЕ | СЛЕДУЮЩАЯ |