Качественное и количественное определение органических соединений спиртов

Казанский национальный- исследовательский технологический университет

Кафедра аналитической  химии

 

 

 

 

 

 

Курсовая  работа по аналитической химии 

«Качественное и количественное определение  органических соединений спиртов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работу выполнила

Студентка3 курса ФПИ

 Группы 620-311

Халиуллина Эльмира Альбертовна

 

Казань2013 г

План:

1. ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………….....3
2. Определение содержания аминов методом диазотирования…….4-5
3. Выполнение определения содержания анилина…………………...6-8
4. Азосочетание…………………………………………………………9-11
5. Выполнение определения содержания а-н а ф т о л а……………..12-14
6. Выполнение определения содержания нитробензола. ……………15-16
7. Определение альдегидной и кетонной групп………………………17-18
8. Выполнение определения содержания бензальдегида г и д р о к с и лами новым методом………………………………………………………………19-21
9. Определение оксигруппы. …………………………………………22-27
11. Химические методы определения спиртов…………………………28

А. Определение этанола………………………………………………………29-30

Б. Определение содержания альдегидов в этаноле…………………………31-33

В. Определение этиленгликоля………………………………………………34-35

С. Выполнение определения' содержания этиленгликоля в в о д и о -г л и к о л е в ых смесях…………………………………………………………………………..36-38

Д. Определение сульфокислот методом окисления. ………………………..39-40

12. Список литературы………………………………………………………….41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Химические методы определения  органических соединений основаны на реакциях их функциональных групп. Например, для качественного и количественного  определения спиртов используют реакции, характерные для спиртовой  группы, для определения альдегидов, кетонов и аминов — реакции, характерные  для групп: — СНО, — — СО, — NH2 и т. п.  
Для анализа различных соединений с одинаковыми группами применяют методы, основанные на одной и той же реакции. Но так как на реакционную способность функциональных групп влияет строение всей молекулы, то условия проведения реакции несколько отличные. Правильные результаты анализа можно получить лишь при точном соблюдении условий проведения реакции, применяемой для данного  
анализа. Даже незначительные отклонения в условиях проведений реакции могут привести к неправильным результатам.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение содержания аминов методом диазотирования.

Диазо-тированием называют реакцию взаимодействия первичных ароматических аминов с азотистой кислотой, в результате которой образуются соли диазония. Так как азотистая кислота — вещество нестойкое, то применяют ее соли в среде минеральной кислоты. Реакция протекает по схеме  
Ar-NH2 +NaNOj+ 2HCl [Ar—N;f] Cl-+2H2 0 + NaCl  
В качестве титрованного раствора применяют раствор нитрита натрия. Конец диазотирования определяют по иодокрахмальной бумажке в качестве индикатора. Первая капля избыточной азотистой кислоты, нанесенная на индикатор, окисляет иодид-ион до иода. Иод же реагирует с крахмалом и окрашивает индикатор в синий цвет:  
2HNOr1+ 2HCl+2KI -> 2KC) 4 i2 + 2N0 + 2H20  
Диазотированию подвергают не только моноамины, но и некоторые диамины, а также амины, аминогруппы которых расположены в разных ароматических ядрах, например бензидин H2N — C6U4 — — C8H4 — NH2. Реакция диазотирования протекает количественно при низкой температуре, так как азотистая кислота, которая выделяется при взаимодействии минеральной кислоты с нитритом натрия NaNO2, нестойка и при более высокой температуре разлагается. Кроме того, образующиеся в результате реакции соли диазония при более высокой температуре разлагаются с выделением азота.  
На проведение реакции диазотирования и предупреждение возникновения побочной реакции влияет количество минеральной кислоты. В кислой среде получаются более стойкие диазосоединения. Из продуктов диазотирования и свободного амина, находящегося в растворе (побочная реакция), при избытке минеральной кислоты азосоедипения не образуются. В слабокислой среде соли диазония легко переходят в гидроокись фенилдиазония, а затем в диазогидрат:  
[аг-N з Й"] Cl" ^Ar-N s Й] ОН" ;± Ar-N = N-OH  
Переход диазосоединений в диазогидраты — обратимый процесс, зависящий от кислотности среды. Поэтому для проведения диазотирования необходим избыток минеральной кислоты по сравнению с теоретически рассчитанным количеством. Скорость диазотирования зависит от растворимости амина, его природы и расположения заместителей в ядре. Хорошо растворимые амины в воде диазотируютсн быстро.  
Аминосульфокислоты бензольного и нафталинового рядов трудно растворимы в воде, а поэтому медленно диазотируются. Скорость диазотирования таких аминов можно увеличить действием бромисто-водородной кислоты. Для этого к кислому раствору добавляют небольшое количество бромида калия. Бромид калия не должен содержать следов бромата калия, который в кислом растворе выделяет свободный бром, вытесняющий иод из иодида калия иодкрахмальной бумажки, и искажает результаты титрования. Поэтому наличие следов бромата калия в используемом продукте предварительно проверяют. В случае применения бромида калия реакцию диазотирования ведут при 15—20°.  
Для анализа амин растворяют в кислоте. Если вещество не растворимо в кислоте, то его растворяют в соде или аммиаке и подкисляют перед самым титрованием. Для поддержания низкой температуры стакан для диазотирования помещают в чашку со льдом. Для диазотирования применяют 1 н., 0,5 н. и 0,1 н. растворы нитрита натрия. Окрашенное пятно на иодокрахмальной бумаге появляется при некотором избытке нитрита. В случае работы с 1 н. или 0,5 н. растворами нитрита натрия избыток не превышает одной капли. Следует иметь в виду, что на иодокрахмальной бумажке может образоваться синее пятно за счет окисления иона иода кислородом воздуха в среде сильной кислоты и в отсутствии нитрит-иона, поэтому окраску иодокрахмальной бумажки надо наблюдать немедленно после нанесения капли пробы на бумажку. Пятно от нитрита возникает быстро и окрашено ярко в синий цвет с фиолетовым ободком; пятно от кислоты имеет фиолетовый оттенок, несколько буроватый по краям, и появляется медленнее, чем от действия нитритов.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнение  определения содержания анилина.

 Анилин — маслообразная  прозрачная жидкость от светло-желтого до красновато-коричневого цвета. Высушенный продукт содержит не менее 99% анилина. Определение количественного содержания анилина в испытуемом продукте основано на реакции диазотирования: 

CeH6-NH2-!-NaNOj+ 2FICI ->- [QH5-N3] Cl" +NaCl+2H2 О  
NH, N = N-CI  
I " I  
/\ /\  
J JJ J-NaNO2-J-2HCl -> j Jj+ NaCl+2H2 О  
Реактивы:  
1) соляная кислота (пл. 1.19);  
2) азотистокислый натрий, 0,5 н. раствор;  
3) бромид калия;  
4) иодкрахмальппя бумажка.  
Анилин сушат над расплавленным едким натром или едким кали в течение 12 ч и фильтруют. Около 10 г сухого анилина взвешивают и количественно переводят в мерную колбу емкостью 500 мл, смывая стакан 25 мл чистой концентрированной соляной кислоты и доводят объем раствора водой до метки; 50 мл полученного раствора пипеткой переносят в толстостенный стакан емкостью 250—300 мл, добавляют 100 мл воды, 10 мл 10%-ной соляной кислоты, 1 г бромида калия и  
титруют 0,5 н. раствором нитрита натрия при температуре раствора 15—20°. Первое титрование производят приближенно, добавляя по 5 мл нитрита натрия до появления неисчезающего синего пятна (проба на иодкрахмальную бумажку). Затем производят повторное титрование новой порции раствора, медленно приливая при перемешивании почти весь нужный объем (95%) нитрита натрия. Под конец титрования нитрит натрия прибавляют по каплям, проводя пробу на иодкрахмальную бумажку после каждой добавленной капли раствора. Титрование считают законченным, если нанесенная капля раствора на иодкрахмальную бумажку через 5 мин после прибавления последней порции нитрита натрия дает посинение.  
Параллельно ставят контрольный опыт для определения чувствительности индикаторной бумажки. Для этого в стакан наливают все реактивы в таком же количестве, как это указано в методике, за исключением анализируемого продукта, и титруют по каплям раствором нитрита натрия до появления характерного посинения иодкрахмаль.ной бумажки. Процентное содержание анилина х вычисляют по формуле  
х_ 0,04656(p1-h2)KSOO • 100  
где Vi- объем 0,5 н. раствора NaNO2, израсходованный на титрование пробы, мл; U2 — объем 0,5 н. раствора NaNO3, израсходованный на титрование контрольного опыта (для установления чувствительности иодкрахмальной бумаги), мл; К — поправочный коэффициент к 0,5 н. раствору нитрита натрия; 0,04656 — количество анилина, соответствующее 1 мл точно 0,5 н. раствора нитрита натрия, г; g — навеска анилина, г.  
Выполнение определения содержания /г-н и т р о а н и л и н а. /г-Нитроанилин — мелкокристаллический порошок светло-желтого цвета. Технический продукт должен содержать не менее 97% /г-нитроаиилииа. Содержание п-нитроапилина определяют диазотированием:  
CeH4< +2HCl і NaNO2' - [O2 N—C0H4-N2 ] Cl- +2H3 О+ NaCl 4NO2 1 J  
NH„ N = N-Ct  
I " I  
/\ /\  
+ 2HCI+NaNO2-  
+ 2H2 О + NaCl  
і і  
NO2 NO2  
Реактивы:  
1) соляная кислота (пл. 1,19);  
2) азотистокислий натрий, 1 и. раствор:  
3) иодкрахмальиая бумажка;  
4) лед.  
Навеску л-нитроанилйна около 3 г, взятую с точностью до 0,0002 г, растворяют при нагревании в 45 мл концентрированной соляной кислоты и 50 мл воды. К полученному раствору прибавляют 250—300 мл воды и лед, охлаждают до + 5° и при энергичном перемешивании быстро титруют 1 н. раствором NaNO2 по иодкрахмальной бумажке с выдержкой 30 сек. Процентное содержание n-нитроанилина х вычисляют по формуле  
0,1381 vK-100  
х =-,  
g  
где V — объем 1 н. раствора NaNO2, израсходованный на титрование, мл; К — поправочный коэффициент к 1 н. раствору NaNO2; 0,1381 — количество п-нитроаиилина, соответствующее 1 мл точно 1 н. раствора нитрита натрия, г; g — навеска вещества, г.  
Выполнение определения содержания амидола (солянокислого 2,4-диаминофенола). Амидол представляет собой белый или слегка розоватый кристаллический порошок, темнеющий на воздухе, молекулярный вес 197,08, легко растворим в воде. Водный раствор амидола имеет кислую реакцию. Амидол применяют в фотографии как проявитель и в органическом синтезе. По требованиям ТУ МХП 2668-5 содержание основного вещества C6H8ON2 •2HCl в препарате должно быть не менее 92%. Содержание амидола определяют методом диазотирования:  
ОН ОН  
/NH2-HCI /!4^N=N—Cl  
+ 2NaNO1-^HCl-I (I +2NaCl+4H2O  
I I  
NH2-HCl N = N-Cl  
Реактивы:  
1) соляная кислота (пл. 1,19);  
2) азотистокислий натрий, 0,5 н. раствор;  
3) иодкрахмальная бумажка;  
4) лед.  
Навеску вещества около I г, взятую с точностью до 0,0002 г, растворяют в 200 мл воды при комнатной температуре. Затем прибавляют 10 мл соляной кислоты, охлаждают льдом до 0+- + 2° и титруют при этой температуре 0,5 н. раствором NaNO2. Конец титрования определяют по истечении 1 мин после прибавления порции азотистокислого натрия, нанося при помощи тонкой (оттянутой) стеклянной палочки каплю раствора на иодкрахмальную бумажку. Если при этом в центре капли не появится синее пятно, то прибавляют новую порцию азотистокислого натрия. Если же пятно появилось, то ждут еще 5 мин, после чего повторяют указанное испытание. Вторичное появление пятна служит признаком конца реакции. Если при вторичной пробе пятно не появится, то прибавляют еще некоторое количество азотис-  
токислого Натрия и конец реакции определяют снова. Процентное содержание амидола х вычисляют по формуле  
vK 0,04927* 100  
х =-,  
8 где и — объем 0,5 н. раствора NaNO3, израсходованный на титрование, мл; К, — поправочный коэффициент к 0,5 н. раствору NaNO2; 0,04927 — количество амидола, соответствующее 1 мл точно 0,5 н. раствора NaNO21 г; g — навеска вещества, г.  

 

 

 

 

 

 

 

Азосочетание.

 Метод азосочетания широко применяют для количественного анализа органических соединений. Метод основан на взаимодействии диазосоединений с ароматическими аминами, фенолами и их производными. При этом реакцию сочетания проводят титрованием диазосоединением. Реакция протекает с образованием окрашенных соединений — азокрасителей:  
\~/~N=N—он+\_Z/-°H"^\ZZ/^N:=N--\ZZ/-0H  
диязогндрат фенол азокраситель  
Поэтому реакцию азосочетания применяют также при колориметрическом методе анализа. При помощи азосочетанин можно определять содержание нафтолов, нафтолсульфокислот, аминонафтолсульфокис-лот и других соединений. В зависимости от свойства испытуемого вещества азосочетание проводят в слабокислой или слабощелочной средах. Азосочетание с аминами проводят обычно в разбавленных растворах соляной или уксусной кислот. С фенолами, нафтолами, нафтол-сульфокислотами и т. п. азосочетание осуществляют в нейтральной или слабощелочной средах: например, в уксусной кислоте совместно с уксуснокислым натрием, водном растворе аммиака, растворе соды, двууглекислого натрия. Раствор едкого натра применяют редко, так как большинство диазосоединений в сильнощелочной среде переходит в неактивную форму и не способно к сочетанию. Вследствие влияния температуры и солнечного света на стойкость растворов солей диазония сочетание обычно проводят при низких температурах, а приготовленные растворы солей диазония защищают от прямых солнечных лучей.  
Реакция сочетания, как правило, протекает во времени, поэтому для доведения ее до конца при количественном определении содержания аминов или фенолов требуется затрата некоторого времени. Сочетание с оксисоединениями в щелочной или нейтральной средах обычно происходит значительно скорее, чем с аминосоединениями в кислой среде. Метод азосочетания широко применяют в аналитической практике анилинокрасочной промышленности.  
Для количественных определений методом сочетания обычно  
применяют 0,1 н. растворы хлористого фенилдиазония ^ у.—N1Cl1 хлористого n-нитрофенилдиазония OjN—^ ":)—Nj8Cl, хлористого  
«-толилдиазония HSC—# —N2CI.  
220  
Для приготовления этих растворов Исходят из 0,2—0,5 н. растворов солянокислого анилина, солянокислого л-иитроанилина или солянокислого «-толуидина, последние диазотируют и разбавляют водой. Для приготовления раствора хлористого фенилдиазония диазотируют солянокислый анилин. Раствор солянокислого анилина готовят из анилина или солянокислой соли анилина. В первом случае для приготовления 0,2 н. раствора солянокислого анилина берут точної 18,6 г (0,2 моль) свежеперегнанного анилина с температурой кипения 183— 184°, прибавляют ' 60—70 мл концентрированной соляной кислоты (х. ч.), количественно переводят в мерную колбу емкостью 1 л и доводят объем раствора дистиллированной водой до метки.  
Навеску 25,9 г (0,2 моль) чистого солянокислого анилина CeH5NH2-IICi растворяют в 400 мл дистиллированной воды, фильтруют для удаления механических примесей. Фильтрат количественно собирают в мерную колбу емкостью 1 л, прибавляют 40—50 мл концентрированной соляной кислоты и доводят объем раствора дистиллированной водой до метки. Титр солянокислого анилина устанавливают раствором нитрита натрия по индикатору иодкрахмальной бумажки.  
Пипеткой 50 мл приготовленного 0,2 н. раствора солянокислого анилина наливают в толстостенный стакан емкостью 400 мл, добавляют 200 мл дистиллированной воды, 3 г бромистого калия, служащего ката-лизатором, и титруют 0,5 н. раствором NaNO8 при температуре не выше 15—203. Поправочный коэффициент для раствора солянокислого анилина Td вычисляют по формуле  
где К — поправочный коэффициент к 0,5 н. раствору NaNO2; N — нормальность раствора NaNO2; v — объем раствора NaNO2, израсходованный на титрование пробы, мл; N1 — нормальность раствора солянокислого анилина; V1 — объем раствора солянокислого анилина, взятый для титрования, мл.  
Для приготовления 0,1 н. раствора хлористого фенилдиазония 100 мл титрованного 0,2 н. раствора солянокислого анилина переносят в мерную колбу емкостью 200 мл, охлаждают до 0° и к охлажденному раствору прибавляют из бюретки при перемешивании 20,1 мл 1 н. раствора NaNO2, выдерживают на льду 30 мин, затем проверяют присутствие азотистой кислоты по иодкрахмальной бумажке. Проба должна показывать слабую реакцию на азотистую кислоту. Полученный раствор хлористого фенилдиазония доводят ледяной дистиллированной водой до 200 мл и сохраняют раствор на льду, защитив от прямых солнечных лучей. Для проведения анализа следует применять свежеприготовленный раствор хлористого фенилдиазония, так как титр его устойчив в течение 4 ч. Поправочный коэффициент хлористого фенилдиазония, приготовленного таким образом, соответственно равен поправочному коэффициенту исходного 0,2 н. раствора солянокислого анилина. 

Азосочетание проводят в приборе, схема которого приведена на рис. 101. Прибор состоит из бюретки /, помещенной в стеклянный цилиндрический кожух 2, снабженный в нижней части краном 3 для стока воды. Снизу прибор закрывают пробкой с отверстием, через которое проходит бюретка. Кожух заполняют водой со льдом. В бюретку наливают применяемый для азосочетания раствор соли диа-зония. Для защиты раствора от прямых солнечных лучей охладительную смесь в кожухе рекомендуется подкрасить несколькими каплями спиртового раствора фуксина или другого красного красителя. Скорость прибавления раствора соли диазония зависит от скорости реакции сочетания с испытуемым веществом.  
В начале титрования обычно прибавляют по 5 мл раствора соли диазония, затем уменьшают порцию раствора до 2 мл, а в конце нрибавлшот по 0,25 мл. Новую порцию соли диазония приливают только тогда, когда убедятся, что предыдущая его порция вступила в реакцию. Для этого проводят пробу на ' вытек. Из стакана с реагирующей смесью, предварительно перемешав ее, берут палочкой 2 — 3 капли раствора и помещают на фильтровальную бумагу. На бумаге появляется пятно от образовавшегося красителя, а бесцветная или слабо окрашенная жидкость растекается по бумаге дальше (вытек),  
В вытеке может находиться или непрореагировав-шее испытуемое вещество, или избыток титрованного раствора соли диазония. Чтобы опредедить, какой из компонентов присутствует в вытеке, рядом с ним наносят мазок раствором соли диазония. Если при этом появляется окрашивание, одинаковое по цвету с образовавшимся азокрасителем, то это значит, что испытуемое вещество еще не оттитровано — надо продолжать титрование. Если же 'окраска на вытеке не появляется, то титрование окончено или уже имеется избыток соли диазония. Чтобы обнаружить избыток соли диазония, на фильтровальную бумагу наносят мазок 1%-ного раствора Н-кислоты (1-амино.-8-нафтол-3,6-дисульфокислоты) в 5%-пом растворе соды. Затем рядом приливают 1—2 капли реакционной смеси. Появление в месте соприкосновения обоих вытеков полоски, окрашенной в слабо-фиолетовый цвет, указывает на избыток соли диазония.  
Появление окрашивания в обоих случаях может наступить не сразу, а через некоторое время. Чтобы установить расход соли диазония, после пробы по соли диазония дотитровывают с раствором Н-кислоты до появления вытека. Расход диазораствора на это дотитровывание не должен превышать 0,5—1 мл. Иногда в методике анализа в каждом отдельном случае указывают, по какой пробе судить об окончании сочетания (по соли диазония или по Н-кислоте). Чаще всего для вычисления результатов анализа берут средний расход соли диазония между найденным по пробе с Н-кислотой и солью диазония. Если образующийся в результате сочетания краситель хорошо растворим и не дает бесцветного вытека, то такой краситель высаливают. Для этого небольшое количество хлорида натрия прибавляют в реакционную смесь или насыпают на фильтровальную бумагу и на него наносят испытуемый раствор. Далее производят определения, как описано выше.