METÓDY IDENTIFIKÁCIE ORGANICKÝCH LÁTOK

METÓDY IDENTIFIKÁCIE ORGANICKÝCH LÁTOK

ORGANICKÁ ANALÝZA progresívna disciplína s záujmom, úzke prepojenie so všetkými biologickými odbormi, často využívaná pri štúdiu ŽP, štúdium znečistenia zložiek, identifikácia čistých látok, určenie zloženia zmesí, zistenie štruktúrneho vzorca chemického indivídua.

ORGANICKÁ ANALÝZA (OA) ŽP kontaminácia POPs v ppt celosvetovo (PAH, PCB, dioxíny...), počet a objem produkcie OL nutnosť identifikácie, OA spektrum citlivých inštrumentálnych analytických metód + kombinácie, vysoké nároky pri identifikácii štruktúrne podobných OA (homológov, izomérov, kongenérov...), problémy s nestálosťou OA, možnosti strát OA (oxidácia, hydrolýza, mikrobiálny rozklad...).

Identifikácia organických látok. ❶ Charakterizácia látkyl tky: popis látky, stanovenie fyzikálnych a chemických vlastností. ❷ Elementárna analýza (kvalitatívna, kvantitatívna): dôkaz a stanovenie prvkov. ❸ Funkčná analýza (kvalitatívna, kvantitatívna): ❹ Klasifikácia cia: dôkaz a stanovenie funkčných skupín. zatriedenie látok do tried (napr. podľa rozpustnosti...)

❺ Štruktúra: konštitúcia údaje o druhu a počte atómov v molekule, väzbách a ich povahe, konfigurácia údaje o priestorovej postupnosti usporiadania väzieb vystupujúcich z jedného atómu k súboru atómov a skupín bezprostredne na neho naviazaných, konformácia údaje o vzájomnej priestorovej relácii ❻ Identifikácia cia: atómov resp. skupín bezprostredne nespojených väzbou. presné určenie druhu organickej látky.

1. Charakterizácia stanovenie chemických vlastností. určenie ph = skúška na kyslosť, chemické reakcie vznik produktu typického pre určitú skupinu látok: oxidácia s KMnO 4 štiepenie násobných väzieb -COOH (oxidácia -OH, -CHO, -SH, -NH 2 ), reakcie s AgNO 3 v prostredí etanolu alkoholýza ethanolom za katalytického pôsobenia Ag + (dôkazy halogénderivátov - RX),

test na aktívny vodík reakcia s Na H 2(g) v bezvodom prostredí, v zlúčenine musí byť prítomná násobná väzba alebo heteroatóm (dôkazy -OH, -COOH, -SH, =NH, -CH 2 - medzi karbonylovými skupinami), tavenie s NaOH dvojväzbová síra (-SH) sulfid + Pb 2+ čierna zrazenina vyššie oxidačné stavy S síran + Ba 2+ biela zrazenina...

Neznáma látka indivídum zmes popis vonk. vlastností delenie určenie rozpustnosti izolácia indivídua chemické metódy dôkazu a stanovenia prístrojové metódy Identifikácia látky

Analýza? Čoho? Cieľ? Rozbor. Vzorky. Čo, koľko. Čo? Koľko? Dôkaz, kvalita. Stanovenie, kvantita.

2a. KVALITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA. zahrievanie organickej látky v trubičke za prítomnosti CuO ako katalyzátora, z uhlíka oxid uhličitý roztok Ba(OH) 2 biela zrazenina CO 2(g) + Ba(OH) 2(aq) BaCO 3(s) + H 2 O (l) z vodíka vodná para orosenie chladnejších miest trubičky H 2 O (g) H 2 O (l) Kyslík nedokazujeme. Dôkaz uhlíka a vodíka:

KVALITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA: Dôkaz dusíka a síry (Lassaigneova skúška): rozloženie organickej látky tavením s kovovým sodíkom, tavenina + destilovaná voda, povariť a za horúca prefiltrovať, filtrát dva podiely.

1. Podiel dôkaz N: Na N tavenie NaCN dôkaz NaCN: 6 NaCN + FeCl 2 Na 4 [Fe(CN) 6 ] + 2 NaCl oxidácia FeCl 2 FeCl 3 3 Na 4 [Fe(CN) 6 ] + 4 FeCl Fe 3 4 [Fe(CN) 6 ] 3 + 12 NaCl berlínska modrá O 2

2. Podiel dôkaz S: 2 Na S Na 2 S tavenie dôkaz Na 2 S: (CH 3 COO) 2 Pb + Na 2 S PbS + 2 CH 3 COONa čierna zrazenina Na 2 S + Na 3 [Fe(CN) 5 NO] červene sfarbený roztok

KVALITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA. Dôkaz halogénov: tavením organickej látky s CaO tavenina obsahujúca príslušné halogenidy, taveninu rozpustíme v zriedenej HNO 3 halogenidy v HX (l) HX (l) + AgNO 3(l) charakteristicky sfarbené zrazeniny AgX (s) + HNO 3

HF + AgNO 3 AgF + HNO 3 biela zrazenina HCl + AgNO 3 AgCl + HNO 3 biela zrazenina HBr + AgNO 3 AgBr + HNO 3 svetložltá zrazenina HI + AgNO 3 AgI + HNO 3 žltá zrazenina

Beilsteinova skúška: medený drôt s očkom (na druhom konci zatavený v sklenenej rúrke) vyžíhame v plameni žltooranžové sfarbenie plameňa: 2 Cu + O 2 2 CuO vyžíhaný drôt ponoríme do vzorky a spaľujeme v nesvietivej časti plameňa: 2 CuO + R-X 2 CuX 2 prchavé halogenidy Cu sfarbia plameň do modrozelena.

KVALITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA. Dôkaz fosforu (Wurtzschmidtova skúška): zahrievanie látky s peroxidom vodíka a glykolom príslušné fosfatióny, zavedenie do roztoku (NH 4 ) 2 MoO 4 modré zafarbenie.

2b. KVANTITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA. Stanovenie obsahu vodíka a uhlíka: spaľovanie organickej látky známej hmotnosti v prúde čistého O 2 z uhlíka oxid uhličitý z vodíka vodná para plyny univerzálna náplň absorbčné nádobky

m N = 100 % m(náplní) m(h 2 O) m(co 2 ) 1 CaCl 2 H 2 O m(h) = x % m(c) = x % 2 nátronové vápno NaOH CO 2 3 spaľovacia lodička so vzorkou organickej látky 4 vyhrievacie bloky pece 5 spaľovacia trubica s univerzálnou náplňou (a = PbO 2 na azbeste zachytenie HX; b = Ag zachytenie HX; c = CuO/PbCrO 4 katalyzátor; d = Cu katalyzátor; e = CuO katalyzátor) 6 absorbčné nádobky 7 nádobky s náplňou na čistenie O 2

KVANTITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA. Stanovenie obsahu dusíka (Dumasova metóda): spaľovanie vzorky známej hmotnosti zmiešanej s CuO alebo Cu v prúde čistého CO 2 redukcia vzniknutých NO x N 2(g) objem N 2 stanovíme volumetricky: N 2 zavedieme do roztoku NaCl (minimálna rozpusť) vytlačí adekvátny objem NaCl do temperovanej kalibrovanej trubice (T, p, V) výpočet podľa SRIP. v amíno-, nitro-, azo-, hydrazo-skupine a ako heteroatóm.

Stanovenie obsahu dusíka na mokrej ceste (Kjehdalova metóda): vzorka v Kjehdalovej banke + koncentrovaná H 2 SO 4 + K 2 SO 4 (T v ) mineralizácia zahrievaním s katalyzátormi (Se, Hg 2+, Cu 2+ ), stanovenie N-O a N-N mineralizát obsahujúci NH 4+ destilačná banka + nadbytok silného hydroxidu (NaOH) uvoľnenie amoniaku (NH 3 ),

NH 3 predestilujeme s vodnou parou do roztoku H 2 SO 4 presne známej koncentrácie (0,05 M), nadbytočné množstvo H 2 SO 4 spätne stitrujeme z o o z odmerným roztokom NaOH (0,01 M). z

1884 2009

KVANTITATÍVNA ELEMENTÁRNA ANALÝZA. Stanovenie halogénov a síry (Cariusova metóda): rozklad vzorky známej hmotnosti s konc. HNO 3 v autokláve (250 300 C) z halogénov halogenidy zo síry sírany obsahy stanovíme gravimetricky: X - + Ag + (AgNO 3 ) AgX (s) SO 4 2- + Ba 2+ BaSO 4(s) filtrácia premývanie, sušenie, žíhanie, výpočet

AUTOMATICKÉ ELEMENTÁRNE ANALYZÁTORY. na princípe tradičných metód organickej elementárnej analýzy (oxidačné a redukčné katalyzátory, teploty rozkladu, oxidácie a redukcie), vznik plynných produktov (CO 2, H 2 O, N 2...) separácia a stanovenie chromatograficky, súčasné prvkové analyzátory riadené automaticky pomocou PC, vopred odvážené vzorky v daných časových intervalech spaľovacia trubica, nevhodné pre analýzu zle spáliteľných látok a pre stanovenie látok obsahujúcichďalšie prvky (P, Si, As, kovy).