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復(fù)雜物質(zhì)剖析課程任課教師:
黃艷鳳
第一章緒論一、精細(xì)化學(xué)品分析的任務(wù)二、精細(xì)化學(xué)品分析的特點(diǎn)三、精細(xì)化學(xué)品分析的一般步驟
思考題一、精細(xì)化學(xué)品分析的任務(wù)精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn):具有特定功能大量采用復(fù)配技術(shù)小批量、多品種技術(shù)密集附加價(jià)值高
精細(xì)化學(xué)品分析的任務(wù):
研究精細(xì)化學(xué)品的分離、鑒定、含量的測(cè)定以及分子結(jié)構(gòu),屬于分析化學(xué)的范疇。質(zhì)量監(jiān)控,安全監(jiān)控,
指導(dǎo)生產(chǎn)
涉及精細(xì)化學(xué)品研究和生產(chǎn)的各個(gè)方面。如:醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥、燃料、食品、日化等。在這些領(lǐng)域中,分析是必不可少的,通過(guò)對(duì)這些產(chǎn)品的原料、半成品、產(chǎn)品的分析檢驗(yàn)不僅可指導(dǎo)生產(chǎn)的正常運(yùn)行,而且為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、創(chuàng)新產(chǎn)品、探索新工藝流程提供條件。精細(xì)結(jié)構(gòu)分析,鑒定,
指導(dǎo)科研
在科學(xué)研究方面,凡涉及到精細(xì)化學(xué)品的合成或從天然產(chǎn)物中提取某種新的精細(xì)化學(xué)品(如咖啡因)都必須分析鑒定,確定分子結(jié)構(gòu),從而指導(dǎo)合成或提取工作。保證生活質(zhì)量,社會(huì)的穩(wěn)定和安全,
促進(jìn)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步
臨床化驗(yàn)、藥物檢驗(yàn)、商品檢驗(yàn)、食品化驗(yàn)、毒物分析等也都要用到精細(xì)化學(xué)品分析的基礎(chǔ)知識(shí)。二、精細(xì)化學(xué)品分析的特點(diǎn)由于精細(xì)化學(xué)品具有特殊功能,所以多數(shù)精細(xì)化學(xué)品的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,合成的難度也大,步驟也多,相應(yīng)的副產(chǎn)物產(chǎn)生的機(jī)會(huì)也多,所以分析難度大:由于一部分精細(xì)化學(xué)品是多種組分的復(fù)配物,因此,經(jīng)常要借助分離方法的運(yùn)用才可最終得到分析結(jié)果。精細(xì)化學(xué)品的復(fù)配物成分復(fù)雜,既可能包含無(wú)機(jī)物、有機(jī)物,也可能包含一些表面活性劑或高分子化合物,所以,進(jìn)行精細(xì)化學(xué)品分析需借助無(wú)機(jī)、有機(jī)、表面活性劑等個(gè)方面知識(shí),綜合、靈活運(yùn)用這些知識(shí)才能最終得到分析結(jié)果.精細(xì)化學(xué)品普通的有機(jī)化合物無(wú)機(jī)合物>>PEG400合成及其分子量分布情況洗滌劑:非離子,陰離子,發(fā)泡劑,增稠劑,香味劑,滅菌成分緩蝕劑:白油,非離子,抗靜電劑,防凍成分,無(wú)機(jī)鹽,香味劑,滅菌成分,乳化劑等等三、精細(xì)化學(xué)品分析的一般步驟用流程圖表示:
分析不同的化合物要求不同,順序可能是不同的,不一定非要按此順序進(jìn)行。下面按流程圖分別簡(jiǎn)介各步驟:樣品來(lái)源初步觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)物理常數(shù)的測(cè)定性能初步實(shí)驗(yàn)組分的分離純化官能團(tuán)定性檢驗(yàn)查閱文獻(xiàn)和制備衍生物元素定量分析及分子量的測(cè)定官能團(tuán)定量分析分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
通過(guò)上述步驟,將試樣可能的結(jié)構(gòu)推定后,還必須用熟知的合成反應(yīng)來(lái)逐步合成符合這個(gè)結(jié)構(gòu)的新化合物,并測(cè)定它的物理常數(shù),如果一切均和原樣相符,即可證明所推測(cè)結(jié)構(gòu)無(wú)誤。由此可見(jiàn),一個(gè)精細(xì)化學(xué)品的全面分析,也就是一個(gè)化合物的全面研究過(guò)程,它所使用的工具,既有化學(xué)方法,也有物理方法。它所用到的反應(yīng),除了分析、鑒定反應(yīng)外,也有合成反應(yīng)。只有掌握了合成、分析等的全面知識(shí)后,才能比較順利地解決精細(xì)化學(xué)品分析的各種課題。思考題:精細(xì)化學(xué)品分析有何特點(diǎn)?精細(xì)化學(xué)品分析應(yīng)遵循何程序?(流程圖)任何情況下都必須遵循程序嗎?樣品來(lái)源
單一組分
未知樣品
(無(wú)機(jī)、有機(jī)、高分子)
多組分開(kāi)始分析工作要盡可能詳細(xì)了解樣品來(lái)源。
國(guó)產(chǎn)的/進(jìn)口的商品牌號(hào)、代號(hào)固有性能和特點(diǎn)適用范圍使用方法商品廣告或說(shuō)明書(shū),最好是鑒定會(huì)資料或研制報(bào)告(盡可能索取到)樣品來(lái)源工作前,要認(rèn)真仔細(xì)查閱有關(guān)文獻(xiàn),熟悉這類(lèi)物質(zhì)的情況
是混合物?是單一組分?
(有些物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)已在文獻(xiàn)上公開(kāi)發(fā)表,就可避免重復(fù)工作)對(duì)樣品的貯存時(shí)間、貯存條件要有所了解。觀(guān)察是否有原樣本性,會(huì)不會(huì)發(fā)生變化(如氧化、吸水、分解、揮發(fā)等),總之,要保證分析的樣品完全代表原樣品的組成結(jié)構(gòu),這一工作往往可以提供線(xiàn)索,大大縮小分析工作的范圍。初步觀(guān)察和試驗(yàn)通過(guò)初步觀(guān)察和試驗(yàn)可對(duì)樣品有一感性認(rèn)識(shí),對(duì)擬定分析步驟、確定分析結(jié)果有啟示和幫助。
若灼燒試驗(yàn)有殘?jiān)鼊t可利用:
發(fā)射光譜
原子吸收光譜
化學(xué)分析
(檢查金屬離子或P、Si等)物理狀態(tài)顏色氣味灼燒試驗(yàn)觀(guān)察如無(wú)機(jī)滴定物理常數(shù)的測(cè)定固體樣品:一般必須測(cè)定它的熔點(diǎn)液體樣品:必須測(cè)定沸點(diǎn)(沸程)
如果熔點(diǎn)的熔程超過(guò)1℃,沸點(diǎn)范圍超過(guò)3℃,或者提取的已知物偏離標(biāo)準(zhǔn)的熔沸點(diǎn)值,則表明提取樣品不純,需繼續(xù)進(jìn)行純化。必要時(shí)可測(cè)其他一些物理常數(shù),如折光率、比重、比旋光度等通過(guò)物理常數(shù)的測(cè)定:初步判斷物質(zhì)為何種化合物物質(zhì)的純凈程度性能初步試驗(yàn)酸堿性(pH)和是否含水:酸還是堿
(對(duì)某些酸堿指示劑的顏色反應(yīng),初步判斷試樣是酸性、堿性還是中性)溶度試驗(yàn):根據(jù)樣品在一些溶劑中的溶解情況,初步判斷它屬于哪一類(lèi)型的化合物,縮小探索范圍。元素定性分析:主要檢驗(yàn)樣品是否含N、S、P,不做C、H的分析。灼燒試驗(yàn)可判斷是否含C、H。若灼燒時(shí)有殘?jiān)?,需檢金屬。組分的分離純化樣品分析至此已可確定:
樣品是多組分的混合物還是單組分的純物質(zhì)若為混合物,則應(yīng)進(jìn)一步分離、純化,是分析鑒定的關(guān)鍵復(fù)雜物質(zhì)剖析中常用的分離、純化方法
1.物理化學(xué)分離法
2.色譜分離法:氣相色譜法、液相色譜法、薄層色譜及紙色譜
3.聯(lián)用技術(shù):GC-MS、HPLC-MS、GC-FTIR液體:蒸餾法、溶劑萃取法固體:重結(jié)晶、升華液-固非均一體系:膜分離法高聚物:沉淀法官能團(tuán)定性檢驗(yàn)檢驗(yàn)樣品分子中含有哪些官能團(tuán)。
醛與銀氨溶液的反應(yīng)有銀鏡析出;化學(xué)法:特征反應(yīng)酚類(lèi)物質(zhì)遇三氯化鐵的顯色反應(yīng);含氮化合物與亞硝酸反應(yīng)放出氮?dú)饧t外光譜法:特征吸收峰紫外光譜法:檢驗(yàn)共軛體系和芳環(huán)結(jié)構(gòu)拉曼光譜:對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的分子中的官能團(tuán)
查閱文獻(xiàn)和制備衍生物查閱文獻(xiàn)的目的:
是為了找到與未知物分析檢驗(yàn)結(jié)果相一致的可能化合物應(yīng)找出符合下列四個(gè)條件的可能化合物
1.與未知物含有相同的元素2.與未知物的溶度試驗(yàn)一致3.與未知物所包含的官能團(tuán)相同,屬于同一類(lèi)型的化合物4.熔點(diǎn)和沸點(diǎn)在未知物的±5℃范圍內(nèi)。符合上述條件的化合物可能是一個(gè)或幾個(gè)制備適當(dāng)?shù)难苌?,并測(cè)定該衍生物的物理常數(shù)與文獻(xiàn)記錄相比較,如果數(shù)值完全相符,就可以確定未知樣品即為該化合物。當(dāng)遇到了一個(gè)全新的化合物,要確定其結(jié)構(gòu)時(shí),一般還需要進(jìn)行后面的步驟。元素定量分析及分子量的測(cè)定元素定量分析的方法:1.通常采用灼燒、消化等方法,對(duì)有機(jī)化合物中的元素如碳、氫、氧、氮、硫、鹵素等進(jìn)行定性定量分析2.現(xiàn)代分析儀器—元素分析儀可對(duì)有機(jī)化合物中的碳、氫、氧、氮、硫、鹵素等元素精確地進(jìn)行定性定量分析。分子量的測(cè)定根據(jù)有機(jī)元素的分析結(jié)果,確定有機(jī)化合物的實(shí)驗(yàn)式;如果純化合物的相對(duì)分子量已知,可根據(jù)實(shí)驗(yàn)式確定該物質(zhì)的分子式。官能團(tuán)定量分析由官能團(tuán)鑒定的特征反應(yīng)得知分子中含有哪種官能團(tuán)之后,可以借助官能團(tuán)定量方法,測(cè)出該官能團(tuán)所占的百分比,并可根據(jù)已測(cè)知的分子量推算出分子中所含該官能團(tuán)的個(gè)數(shù)。官能團(tuán)定量分析有很多種方法,例如:化學(xué)法
1.
酸堿中和法
酸堿滴定法非水滴定
2.
氧化還原法
用得最多是碘量法3.
滴定測(cè)水法卡爾-費(fèi)修。4.
形成沉淀法
5.
氣體測(cè)量法
6.
比色法
儀器法
1.
紫外-可見(jiàn)分光光度法2.
紅外光譜法3.
核磁共振譜法4.
電化學(xué)分析法
分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
近代許多儀器分析方法是確定分子結(jié)構(gòu)極為有利的工具:推測(cè)分子骨架紅外光譜分子中所含官能團(tuán)官能團(tuán)之間的相互位置芳香族紫外光譜雜環(huán)的結(jié)構(gòu)存在與否其它共軛體系核磁共振波譜儀:有機(jī)分子中氫原子所處的環(huán)境分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定質(zhì)譜有機(jī)化合物的分子量分子碎片的質(zhì)量數(shù)X-射線(xiàn)衍射:已成功地用于有機(jī)物和天然高分子晶體結(jié)構(gòu)分析分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
分析儀器的聯(lián)用引入了電子計(jì)算機(jī)技術(shù):其重要性不僅在于提高儀器的精確度、重復(fù)性和可靠性,而在于:使繁冗的數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化,由數(shù)據(jù)直接全面地給出有機(jī)樣品的結(jié)構(gòu)形象。在化學(xué)方法上降解分析是測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的經(jīng)典方法:
它是將試樣水解、氧化、臭氧化、裂解、堿熔、鋅粉蒸餾、徹底甲基化等適當(dāng)?shù)姆磻?yīng),使它轉(zhuǎn)變成比較簡(jiǎn)單的化合物,然后再將這些化合物逐一加以鑒定,借此推測(cè)原來(lái)樣品的結(jié)構(gòu)。第二章
初步實(shí)驗(yàn)及
物理常數(shù)測(cè)定第一節(jié)初步觀(guān)察實(shí)驗(yàn)第二節(jié)物理常數(shù)的測(cè)定思考題第一節(jié)初步觀(guān)察實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
通過(guò)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)對(duì)試樣進(jìn)行探索,對(duì)試樣的可能組成作初步判斷;使以后的分析工作方向更為明確;縮小試樣范圍,節(jié)省分析時(shí)間。
在初步實(shí)驗(yàn)中肯定或否定的結(jié)果都能提供有用的信息。由于初步實(shí)驗(yàn)在指導(dǎo)以后的實(shí)驗(yàn)、選擇分離方法等方面具有很重要的意義,因此,初步實(shí)驗(yàn)應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行,結(jié)論應(yīng)力求準(zhǔn)確。
元素分析沒(méi)有檢出氮,在以后的分析中就可以不用考慮含氮化合物;在芳環(huán)試驗(yàn)中得負(fù)結(jié)果時(shí),就可以把有關(guān)芳香結(jié)構(gòu)的一類(lèi)化合物的檢測(cè)內(nèi)容除去,這樣就可以把試驗(yàn)范圍縮小。降低工作量初步試驗(yàn)物理狀態(tài)顏色氣味水灼燒試驗(yàn)光譜試驗(yàn)元素定性薄層色譜溶度分組一、狀態(tài)
固體(晶形)液體(澄清,渾濁,懸?。┳⒁庠嚇邮呛隣睿伾┠z體(折射光,散射光)液體中是否有膠狀懸浮物等試樣的物理狀態(tài)對(duì)于確定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)也可提供有用的資料。烷基酚聚氧乙烯醚n<10時(shí),室溫下為液體10<n<30時(shí),變?yōu)檐浉嘀粮酄頽>30時(shí),室溫下為固體(故根據(jù)狀態(tài)可估計(jì)其加成數(shù)的多少)未知樣品的物理狀態(tài),在查閱文獻(xiàn)時(shí)也是有用的,因?yàn)楹芏辔墨I(xiàn)都是把固體物和液體物分別列表,并對(duì)物理狀態(tài)進(jìn)行描述。二、顏色有些化合物具有特殊的顏色。如:Cu的化合物都呈藍(lán)到藍(lán)綠色;Cr的化合物根據(jù)共價(jià)態(tài)呈橙色(Cr6+)或灰綠色(Cr3+);偶氮化合物常呈黃、橙或紅色;醌式結(jié)構(gòu)的,常為黃色等等。有顏色的化合物都含有發(fā)色基團(tuán)和助色基團(tuán)。重要的發(fā)色團(tuán)有:硝基()、亞硝基()、烯基雙鍵()羰基()、偶氮基()、硫羰基()、亞甲氨基()、醌基()等化合物的顏色籍分子中助色團(tuán)更加明顯,重要的助色團(tuán)有:-OH、-OCH3、-NH2等
三、氣味
各種化合物都有特殊氣味,雖然有時(shí)這些氣味很難完全描述,但各類(lèi)化合物間的氣味還是可以識(shí)別的。如:?醇與醚的氣味不同;?硫醇、異腈、不飽合脂烴、吡啶各有不同的臭味;?苯甲醛、硝基苯等有苦杏仁味;?各種香料,如:香蘭醛、異戊酯、香豆內(nèi)酯等都有芳香味,但各有不同。
從化合物的氣味,也可以概括地推斷出它們與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系:1.氣味的強(qiáng)弱與分子的揮發(fā)性有關(guān),在同系物中,低分子量的液態(tài)化合物常較高分子量的固體化合物具有較強(qiáng)的氣味。2.不飽和性愈大,氣味愈強(qiáng)。3.芳香族常較脂肪族的化合物的氣味弱。4.某些同系化合物有類(lèi)似的比較特殊的氣味。但有些商品為了調(diào)整其使用性能或改善其氣味,加入了某些成分,不要將這種添加劑的氣味誤認(rèn)為是主要成分。有時(shí)是由于含少量雜質(zhì)之故,如:POY油劑單體。所以根據(jù)氣味判別化合物或商品的種類(lèi)時(shí)要格外注意。舉例低分子量的脂肪酸,乙酸、丁酸等都有氣味;高分子量的C>14的酸無(wú)氣味舉例不飽和烴氣味>飽和烴氣味舉例舉例低級(jí)脂肪酸有氣味,但芳香酸大都無(wú)臭味;脂肪族酸酐有刺激性臭味,而芳香族酸酐則沒(méi)有酯類(lèi)大多具有類(lèi)似水果香味;低級(jí)酚類(lèi)皆有類(lèi)似苯酚的氣味;胺類(lèi)皆有氨的臭味。四、水的存在及揮發(fā)份水影響物理常數(shù)的測(cè)定和許多分類(lèi)實(shí)驗(yàn),因此分步檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)了解樣品中是否存在水。
檢驗(yàn)方法:①于50mg無(wú)水CuSO4上加上液體1滴,若顯藍(lán)色,表明有水。②取0.5mL試樣,加干燥KMnO4晶體一小粒,液體呈現(xiàn)紫色時(shí),表明有水。③將液體混合物1mL加到數(shù)mL的無(wú)水乙醚中,若有少量水分,醚層顯渾濁,水分含量高,則出現(xiàn)分層現(xiàn)象,或產(chǎn)生膠狀。
試樣中常含有揮發(fā)性溶劑(包括水)和無(wú)機(jī)鹽等,為對(duì)試樣的揮發(fā)份及有效成份做初步估計(jì)可進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn):烘燥實(shí)驗(yàn):
取潔凈稱(chēng)量瓶,稱(chēng)取約5g試樣,放于烘箱中,于105℃烘1h,取出,冷卻,稱(chēng)重:
W-稱(chēng)量瓶重;W1-烘前稱(chēng)量瓶和試樣重;W2-烘后稱(chēng)量瓶和試樣重四、水的存在及揮發(fā)份蒸餾實(shí)驗(yàn):稱(chēng)取約10g液體試樣,在微量蒸餾裝置中進(jìn)行蒸餾;用事先準(zhǔn)備好的已知重量的稱(chēng)量瓶分別收集各個(gè)餾分;記下各餾分的沸點(diǎn)范圍及收集液的重量;低沸點(diǎn)組分和溶劑可被分離出來(lái),用紅外光譜和氣相色譜可方便地進(jìn)行定性和定量分析。測(cè)得的試樣的沸點(diǎn)范圍只供分析時(shí)參考。四、水的存在及揮發(fā)份五、灼燒試驗(yàn)
從樣品在灼燒時(shí)的現(xiàn)象可以得到有關(guān)樣品種類(lèi)的線(xiàn)索。灼燒操作:
取0.1g試樣,放在倒置的坩堝蓋中。用小火加熱,將火焰從上面直接施加于物料上,使其在揮發(fā)前進(jìn)入燃燒。如果物質(zhì)炭化,就應(yīng)增大火焰。灼燒試驗(yàn)應(yīng)注意下列現(xiàn)象:樣品是否爆炸,若爆炸多為硝基化合物。如果固體是否熔化,是否升華。樣品燃燒時(shí),其火焰的性質(zhì):
a.含C多的化合物燃燒時(shí)產(chǎn)生黑煙(如苯、萘、蒽等芳香族化合物,糖、萜烯類(lèi)高分子化合物);
b.鹵代烴:燃燒時(shí)產(chǎn)生白煙,具有刺激性多鹵化合物:一般情況下不燃燒,只冒白煙;
c.脂肪烴,火焰呈黃色幾乎無(wú)煙;d.芳烴及高度不飽和烴,火焰呈黃色,帶濃煙;e.含氧化合物,燃燒時(shí)出現(xiàn)藍(lán)色的火焰(醇醚酯等);f.糖類(lèi):有燃糖味;g.蛋白質(zhì)類(lèi):有燃毛發(fā)味。樣品灼燒時(shí)是否放出氣體:水蒸氣:說(shuō)明樣品潮濕,分解或含結(jié)晶水;NH3氣:可能為胺鹽、酰胺、腙或含N化合物;HCI氣:有機(jī)鹵堿的鹽酸鹽、聚氯乙烯等;CO2氣:二元羥酸等;SO2氣:可能為有機(jī)硫化物;HCHO氣:可能為酚醛樹(shù)脂、甲醛縮合物。五、灼燒試驗(yàn)灼燒后有無(wú)殘?jiān)?/p>
金屬有機(jī)化合物中除含汞、砷者能揮發(fā)不留殘?jiān)?,其它均有殘?jiān)?/p>
灼燒后的白色殘?jiān)屑铀?,若溶液是:堿性:可能是Na、K的碳酸鹽或Ca、Mg的氯化物酸性:磷酸(含P化合物)中性:AI、Fe、Pb的氧化物或SiO2
若灼燒時(shí)分解:則可能是高分子化合物或生物堿等。五、灼燒試驗(yàn)六、用薄層色譜法
對(duì)試樣進(jìn)行初步檢驗(yàn)達(dá)到目的:檢驗(yàn)試樣純度。對(duì)不同批號(hào)的商品進(jìn)行比較,看其是否相同。對(duì)混合試樣中可能存在的成分進(jìn)行探索。為混合物的分離探索條件操作演示七、元素定性分析
檢驗(yàn)試樣中是否存在N、S、P、X等。(具體內(nèi)容在第三章介紹。)八、溶度分組1、溶解的含義:一般概念:當(dāng)一個(gè)指定量的溶質(zhì)與一個(gè)指定量的溶劑的混合物在規(guī)定的情況下形成一個(gè)均勻的清亮的液體時(shí),我們就說(shuō)該溶液溶于溶劑中。具體的講:在室溫下,0.1g固體或0.2mL液體,制成3%的溶液,若5min后溶液清亮,則認(rèn)為溶解。
物理溶解溶解包括
化學(xué)溶解分組中,只要溶質(zhì)在溶劑中能起化學(xué)變化,不論變化以后是否形成清亮的溶液都稱(chēng)為溶解。八、溶度分組2.溶度分組的溶劑分類(lèi)(根據(jù)溶質(zhì)溶入溶劑時(shí)發(fā)生變化的性質(zhì)分為兩類(lèi))惰性溶劑:從溶解以后的溶液中將溶劑用物理方法除去,收回的溶質(zhì)仍與使用時(shí)一樣,這類(lèi)溶劑就稱(chēng)為惰性溶劑。(如水、乙醚、醇或苯等)反應(yīng)性溶劑:如果溶解以后的溶液或懸浮液中,將溶劑用物理方法除去,收回的溶質(zhì)與使用時(shí)不同,這類(lèi)溶劑稱(chēng)為反應(yīng)性溶劑。(如HCI、NaOH溶液、NaHCO3溶液、磷酸、濃H2SO4)3.溶度分組常用溶劑:
水、乙醚、5%NaOH、5%NaHCO3、5%HCI、冷濃H2SO4、
85%H3PO4
利用它們將有機(jī)物分成九組
4.溶度分組八、溶度分組5、進(jìn)行溶度分組時(shí)應(yīng)注意:溶度分組應(yīng)按上表的順序進(jìn)行。固體樣品應(yīng)提純,溶劑應(yīng)分次加入,邊加邊搖。水的溶解試驗(yàn)可稍微加熱,然后冷卻,投入一小粒晶體,看其是否有結(jié)晶析出。作HCI溶解試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意加溶劑時(shí)要慢,分次加入,否則易造成混合,因?yàn)橛行┤芙猱a(chǎn)物不溶于過(guò)量的鹽酸中。冷濃H2SO4時(shí)注意碳化、顏色變化、放熱、固體析出等現(xiàn)象。九、光譜試驗(yàn)1.發(fā)射光譜試驗(yàn):從光譜上可直接查出試樣中所含金屬元素及非金屬元素Si、P等。2.紫外光譜試驗(yàn):在定性分析時(shí)主要將用于檢測(cè)芳環(huán)、共軛雙鍵、吡啶等雜環(huán),以及含羰基的化合物,也可以用最大吸收波長(zhǎng)來(lái)推測(cè)一些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。3.紅外光譜試驗(yàn):從光譜圖上可以得知樣品中含有哪些官能團(tuán)或結(jié)構(gòu)因素,有時(shí)可以直接從圖上看出試樣是哪一類(lèi)化合物。第二節(jié)物理常數(shù)的測(cè)定熔點(diǎn)的測(cè)定沸點(diǎn)的測(cè)定比重的測(cè)定折射率的測(cè)定1.熔點(diǎn)的定義:熔化和凝固:在常溫常壓下,物質(zhì)受熱時(shí)從固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)的過(guò)程叫熔化,反之物質(zhì)放熱時(shí)從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過(guò)程叫做凝固。熔點(diǎn):在一定條件下,固態(tài)和液態(tài)達(dá)到平衡狀態(tài)相互共存時(shí)的溫度,就是該物質(zhì)的熔點(diǎn)。熔距:物質(zhì)從開(kāi)始融化至全都融化的溫度間隔,稱(chēng)為熔點(diǎn)范圍或熔距。2.熔點(diǎn)是物質(zhì)的重要常數(shù),純化合物若無(wú)分解或升華時(shí),有一固定的熔點(diǎn),化合物若不純,則熔點(diǎn)降低,并且熔融溫度范圍變寬。一、熔點(diǎn)的測(cè)定3.試樣若不經(jīng)提純,直接測(cè)定熔點(diǎn)時(shí)注意:物質(zhì)的熔點(diǎn)范圍很窄,例如小于2℃,則可認(rèn)為是純物質(zhì)。試樣在360℃也不熔化,則可能是鹽類(lèi)。某些固體在熔化之前分解,如碳水化合物。某些固體先熔化,后分解,如變暗。4.
性質(zhì):熔點(diǎn)是物質(zhì)的固有屬性。兩個(gè)相同的物質(zhì)混合后其熔點(diǎn)不變;兩種不同的物質(zhì)混合,則其混合熔點(diǎn)要比其中熔點(diǎn)低的物質(zhì)的熔點(diǎn)還低幾度。一、熔點(diǎn)的測(cè)定5.根據(jù)上述性質(zhì)可檢驗(yàn)?zāi)硞€(gè)試樣是否為某已知物質(zhì)。方法:分別測(cè)定試樣和已知物質(zhì)的熔點(diǎn),以及它們等量混合物的熔點(diǎn)。若試樣和已知物質(zhì)為同一物質(zhì),則所測(cè)的三個(gè)數(shù)值應(yīng)相等6.常用方法:毛細(xì)管法:熔點(diǎn)浴有b形管式和雙浴式;導(dǎo)熱液顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀:
特別適用于微量分析;能看出晶體的升華、分解、脫水從一種晶形轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶形等;儀器適用于“熔融分析”
熔點(diǎn)值的校正:為得到準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果,測(cè)得的熔點(diǎn)值應(yīng)該校正。自動(dòng)熔點(diǎn)測(cè)定儀:
它利用物質(zhì)在熔化過(guò)程中光學(xué)變化的特性測(cè)定熔點(diǎn),即在加熱時(shí)結(jié)晶態(tài)樣品對(duì)入射光的透光率會(huì)逐步增大。當(dāng)透光率達(dá)到某一水平時(shí)(約20%)樣品即被視作已熔化。顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀一、熔點(diǎn)的測(cè)定儀器圖校正方法:如果試驗(yàn)是在同一儀器和同一溫度計(jì)上進(jìn)行的,那么最方便的方法是做一條校正曲線(xiàn)。OBCA標(biāo)準(zhǔn)熔點(diǎn)測(cè)得熔點(diǎn)熔點(diǎn)校正曲線(xiàn)圖二、沸點(diǎn)的測(cè)定沸點(diǎn)和折射率是檢驗(yàn)液體有機(jī)化合物純度的標(biāo)志沸點(diǎn)的定義:
液體在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸騰時(shí)的溫度稱(chēng)為該物質(zhì)的沸點(diǎn)沸點(diǎn)范圍(沸程):純物質(zhì)在一定壓力下有恒定的沸點(diǎn),其沸點(diǎn)范圍一般不超過(guò)1~2℃,若有雜質(zhì)則沸程增大。
注意:某些化合物可以和其他組分形成二元或三元共沸混合物,它們也有一定的沸點(diǎn)。所以有固定沸點(diǎn)的有機(jī)物不一定都是純的有機(jī)化合物。
二、沸點(diǎn)的測(cè)定方法:取一個(gè)長(zhǎng)5cm的小試管,加入0.5mL液體試樣,放入一個(gè)一端封口的倒置毛細(xì)管。將小試管附著在溫度計(jì)上,其試樣部分貼在溫度計(jì)的水銀球部分(如右圖)。插入液體石蠟浴中,深度約3cm。緩慢加熱,并不斷攪拌熱浴。至毛細(xì)管口有一串穩(wěn)定的小氣泡流出,停止加熱。
若樣品不純(如含少量水),此法不能得到正確結(jié)果,最好用分餾除去雜質(zhì)或用干燥劑除去水分,然后再用此法測(cè)定。當(dāng)液體很快進(jìn)入毛細(xì)管時(shí)的溫度即為液體的沸點(diǎn)。三、相對(duì)密度的測(cè)定相對(duì)密度的定義密度:密度是指在規(guī)定溫度t下單位體積所含物質(zhì)的量。用ρt
表示,單位為g·cm-3(g·mL-1)相對(duì)密度:是指在溫度t(℃)
時(shí)物質(zhì)的質(zhì)量與溫度t′(℃)同體積水質(zhì)量的比值,用符號(hào)
d表示。(以前也叫比重)根據(jù)相對(duì)密度的測(cè)定可以鑒定有機(jī)化合物特別是不能形成良好衍生物的化合物的鑒定更有用處。通過(guò)測(cè)定相對(duì)密度,也能估算樣品分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性
如相對(duì)密度小于1.0的化合物通常不會(huì)含有一個(gè)以上的官能團(tuán),而含有多元官能團(tuán)的化合物的相對(duì)密度總是大于1.0的tt′三、相對(duì)密度的測(cè)定密度瓶法:
取清潔干燥的密度瓶,放在分析天平上稱(chēng)重。用移液管移取蒸餾水至標(biāo)線(xiàn),放于20℃的恒溫水槽中,經(jīng)15min左右,密度瓶?jī)?nèi)的水溫與水浴溫度達(dá)到
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