Bài giảng Phân tích hữu cơ: Chương 1 - TS. Nguyễn Thị Thảo Trân

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:116

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Phân tích hữu cơ - Chương 1: Phân tích định tính hợp chất hữu cơ theo nhóm chức và dẫn xuất, cung cấp những kiến thức như kiểm tra sơ bộ; kiểm tra sự cháy; xác định tính chất vật lý; xác định nguyên tố ngoài C, H (N, S, X); xác định C & H; xác định nhóm chức và dẫn xuất. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Phân tích hữu cơ: Chương 1 - TS. Nguyễn Thị Thảo Trân

PHÂN TÍCH HỮU CƠ Tp. HCM, 09-2016 HKI 2016-2017: Ngày bắt đầu 14/09/2016, Tiết 7-9, 12:30-15:10, P. F111, GVGD: TS. NGUYỄN THỊ THẢO TRÂN Nguyễn Văn Cừ Email: ntttran@hcmus.edu.vn
 KIỂM TRA SƠ BỘ  KIỂM TRA SỰ CHÁY XÁC ĐỊNH MỘT HỢP CHẤT CHƯA BIẾT  XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT VẬT LÝ  XÁC ĐỊNH NGUYÊN TỐ NGOÀI C, H (N, S, X)  XÁC ĐỊNH C & H  XÁC ĐỊNH NHÓM CHỨC VÀ DẪN XUẤT 2
 KIỂM TRA SƠ BỘ Rắn TRẠNG THÁI VẬT LÝ Nhóm nitro, nitroso, azo, diazo Lỏng Các phẩm nhuộm triphenylmethane Các quinone Nhóm Các hợp chất có chứa C=C liên hợp KIỂM TRA SƠ BỘ MÀU chromophore Alcohol Hydrocarbon Aldehyde Hợp chất có chứa Ketone, lactone oxygen MÙI Ester Amine Acid carboxylic Sulfur 3
MÀU Dựa vào màu sắc đặc trưng để nhận biết sơ bộ hợp chất: nitro, nitroso, azo, diazo, quinone, các phẩm nhuộm triphenylmethane, các hợp chất có chứa liên kết C=C liên hợp, … Nếu hợp chất chưa biết là chất lỏng bền, không màu hoặc tinh thể trắng có thể cho thấy không có nhóm chức mang màu. Ví dụ: đa số các hợp chất hữu cơ thông thường không có màu. Ví dụ: các phenol và các amine hương phương tinh khiết thường không màu nhưng sẽ chuyển sang màu đỏ nâu khi được lưu trữ. Điều này là do sự oxide hóa xảy ra và chuyển các hợp chất này thành các quinone.
MÙI Ester mạch ngắn: mùi hoa quả. Các hợp chất thông dụng có mùi đặc trưng: vanilin, methyl salicylate (mùi dầu gió), izoamyl acetate (mùi choối, lê), acid acetic (mùi giấm). Benzaldehyde (mùi hạnh nhân, được sử dụng trong các loại bánh giả làm mùi hạnh nhân), nitrobezen (mùi hạnh nhân), benzonitrile (có mùi hạnh nhân). Hydrocarbon: - Chi phương, chi hoàn: mùi khí gas, xăng dầu. - Hương phương: tolulene (mùi dung môi pha sơn, paint thinner) , naphthalene (mùi hăng, sử dụng trong long não/bang phiến) - Tinh dầu (isoprene): pinene (mùi thông), limonene (mùi cam, chanh).
TOPIC 1: Phương pháp xác định màu. TOPIC 2: Phương pháp xác định mùi
 KIỂM TRA SỰ CHÁY QUAN SÁT Muỗng (nickel spatula) chứa mẫu (khoảng 0.1 g) - Tính cháy và bản chất ngọn lửa - Sự nóng chảy (nếu chất rắn) và cách thức nóng chảy. - Mùi của khí hoặc hơi bốc ra. Ngọn lửa nhỏ - Cặn còn lại sau khi cháy. Đèn Bunsen
ĐẶC TÍNH CỦA MỘT SỐ LOẠI HỢP CHẤT HỮU CƠ - Hydrocarbon chi phương (aliphatic hydrocarbon): cháy với ngọn lửa xanh dương hoặc vàng, không hoặc ít để lại muội than. Khi hợp chất chứa oxygen càng nhiều ngọn lửa càng rõ ràng hơn (clear, blue). - Hydrocarbon hương phương (aromatic hydrocarbon) hoặc chloral hydrate: cháy với ngọn lửa vàng và để lại muội than. - Tinh bột (starch), acid uric và các acid sulphonic: cháy thành than mà không bị tan chảy. - Các amino acid khi cháy có mùi giống như mùi tóc bị cháy. - Carbohydrate, tartrate, lactate: cháy cho mùi giống như mùi đường (sugar) cháy.
HỢP CHẤT HỮU CƠ CHỨA KIM LOẠI – XÁC ĐỊNH NGUYÊN TỐ KIM LOẠI – - Cháy để lại cặn không tan chảy (immeltable residue). - Cặn sau khi cháy được hòa tan trong 2 giọt HCl đậm đặc. - Nhúng sợi dây Pt vào dung dịch và đặt trên ngọn lửa (không màu) đèn Bunsen. - Ghi nhận màu ngọn lửa khi đốt cháy dây Pt chứa mẫu: xanh dương (chì), xanh lá cây (đồng, boron), đỏ son/carmine (lithium), đỏ tươi/scarlet red (strontium), vàng đỏ/reddish yellow (calcium), tím/violet (kalium, cesium, rubidum), vàng (natrium).
XÁC ĐỊNH HALOGEN (Cl, Br, I) TRONG HỢP CHẤT HỮU CƠ – THỬ NGHIỆM BEILSTEIN (BEILSTEIN TEST) – • Đốt sợi dây đồng trên ngọn lửa đèn Bunsen (phần không phát sáng). Sự đốt cháy dây đồng tạo ngọn lửa màu xanh lá cây, thực hiện việc đun nóng đến khi dây đồng có màu đỏ để tạo CuO. • Để nguội và nhúng sợi dây đồng vừa đốt ở trên vào dung dịch mẫu cần xác định. • Đun nóng dây đồng lại trên ngọn lửa đèn Bunsen (phần không phát sáng). Ngọn lửa phát ra có màu xanh lá cây hoặc xanh lá cây nhạt chứng tỏ có sự hiện diện của halogen. * CuF2: không bay hơi do đó không tạo màu trên ngọn lửa. Hợp chất hữu cơ chứa halogen Dễ bay hơi
 Nhược điểm của phương pháp thử nghiệm Beilstein - Rất nhạy (thậm chí halogen hiện diện ở dạng  THỬ NGHIỆM ĐUN CHẢY NATRIUM vết): không phù hợp cho mẫu hợp chất hữu cơ (Lassaigne’s test/Sodium fusion test) không tinh khiết). - Phân tích nguyên tố: halogen, nitrogen, - Các hợp chất urea, các quinoline, pyridine cũng sulfur, sodium, sodium cyanide, sodium có ngọn lửa màu xanh tương tự do tạo CuCN. sulfide. - Nếu mẫu thử chứa polychloroarene: có khả năng tạo ra các chloro-dioxin rất độc.
 XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT VẬT LÝ  KIỂM TRA ĐỘ TAN  XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY  NHIỆT ĐỘ SÔI
Alkene, alkyne,  KIỂM TRA ĐỘ TAN Hợp chất hữu cơ alcohol, ketone, ester, H2O ether, amide, nitrile, Tan Không tan h/c nitro hương phương, một số Dd NaOH 2.5 M hydrocarbon Limus không đổi màu Dd NaHCO3 0.5 M Limus xanh chuyển Dd HCl 0.5 M Limus đỏ chuyển thành màu xanh thành màu đỏ Tan pH 5-8 pH > 8 pH < 5 H2SO4 đđ Các hợp chất trơ RCOOH, Acid mạnh Base Acid yếu Amine Amine RCOOH, acylhalide acylhalide, phenol phenol Các Alkane, RX, h/c hương phương đơn giản, Hợp chất trung tính hydrocarbon, ArX
KIỂM TRA ĐỘ TAN MỘT HỢP CHẤT CHƯA BIẾT - Độ tan trong nước: kiểm tra tính phân cực. Hydrocarbon không tan. Alcohol, aldehyde, ketone, acid, amide, nitrile, amine (< 4 C) tan trong nước. Mạch alkyl của hợp chất có cùng số C: mạch nhánh tan nhiều hơn mạch thẳng. - Độ tan trong ether: kiểm tra tính hữu cơ. Phần lớn các hợp chất hữu cơ đều tan ít nhiều trong ether. Các hợp chất ion như muối hoặc các hợp chất carbohydrate không tan trong ether. - Độ tan trong dd HCl 2 N: kiểm tra tính base. Các hợp chất amine chi phương (RNH2, R2NH, R3N) đều tan trong dd HCl. - Độ tan trong dd NaHCO3 2 N và NaOH 2 N: kiểm tra tính acid. RCOOH, acid sulphonic, cid sulphinic, các ortho/para- của di/tri-nitrophenol đều tan trong dd NaHCO3 sinh ra khí CO2. Phenol, thiophenol, thiol, imide, sulphonamide (ArSO2NH2, ArSO2NHR), các hợp chất nitro chi phương bậc 1 - bậc 2, enol (1,3-diketone, β-keto ester) đều tan trong dd NaOH. * Hợp chất tan trong dd NaHCO3 sẽ tan trong dd NaOH.
- Độ tan trong H2SO4 đđ: phân loại hợp chất. Alkene, alkyne, các hợp chất hương phương rắn, các hợp chất nitro hương phương, các amide tan trong H2SO4 đđ. Các hợp chất alkane, các hợp chất hương phương đơn giản, các RX, các dung môi trơ không tan trong H2SO4 đđ. Một số hợp chất cho màu đặc trưng khi hòa tan với H2SO4 đđ. Hợp chất Màu trong H2SO4 đđ Acetophenone Cam Alizarin Tím Benzalacetophenone Đỏ cam Fluorence Xanh dương α-Nitronaphthalene Đỏ Phenylmercaptan Đỏ sau đó chuyển sang xanh dương
 XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY Các phương pháp đo nhiệt độ nóng chảy: - Ống Thiele (Thiele tube): (a) - Đun nóng bằng điện (Thomas-Hoover, Mel-Temp): (b), (c)
Phương pháp ống Thiele (Thiele tube method)
* Cách đo nhiệt độ nóng chảy: - Hiệu chỉnh nhiệt kế: có thể các chất chuẩn để hiệu chỉnh như nước đá (oC), p-dichlorobenzene (53 oC), m-dinitrobenzene (90 oC), acid benzoic (121 oC), acid salicylic (158 oC), acid succinic (185 oC). Nhiệt độ sôi của acetone (56 oC) và nước (100 oC) cũng có thể dùng làm chất hiệu chỉnh nhiệt kế. - Chuẩn bị ống chứa mẫu: cho khoảng 0.1 g chất vào ống vi quản đã hàn kín một đầu, nén chặt mẫu trong ống (lắc, gõ nhẹ ống, ..) sao cho mẫu nằm trong đáy ống vi quản có độ cao từ 3 – 5 mm. - Chuẩn bị chất lỏng đun (H2SO4 đđ hoặc paraffin lỏng hoặc dầu silicon): bộ phận chứa chất lỏng (ống Thiele, beaker, bình). - Lắp đặt các bộ phận đo nhiệt độ nóng chảy. - Tiến hành đun nhẹ, đều, chậm (tốc độ 1-2 oC/phút). - Ghi nhận dãy nhiệt độ nóng chảy: nhiệt độ bắt đầu nóng chảy đến khi tinh thể cuối cùng biến mất.
Phương pháp đun nóng bằng điện (electrically heated method, metal block type) Ưu điểm: - Nhanh, tiện lợi. - Có thể đo được mẫu có nhiệt độ nóng chảy cao (trên 220 oC) Khuyết điểm: - Đắt tiền.
 XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ SÔI Các phương pháp đo nhiệt độ sôi: - Sôi kế (ebulliometer). - Động năng (dynamic method). - Chưng cất (distillation). - Siwolowoff. - Phát hiện pin quang (photocell detection ) Biểu đồ áp suất-nhiệt độ theo de Waard-Milliams