Качественное определение элементов в органических молекулах

v Углерод и водород. Присутствие углерода и водорода можно всегда открыть, если прокаливать сухое вещество в смеси с измельченным оксидом меди или хроматом свинца, в результате чего углерод окисляется до углекислого газа, а водород до воды. Образование воды обнаруживают по появлению капель или по посинению безводного сульфата меди при его превращении в медный купорос, а выделение диоксида углерода подтверждают помутнением при пропускании образовавшихся газов через раствор гидроксида бария.

[C, H] + CuO CO₂ + H₂O + Cu₂O + Cu

CuSO₄ + H₂O ® CuSO₄×5 H₂O

CO₂ + Ba(OH)₂ ® BaCO₃¯

v Азот. Общепринятым для открытия азота является метод Лоссеня[8]. По этому способу сплавляют около 0,1 г органического вещества с натрием и сильно нагревают. Содержащийся в органическом веществе азот частично превращается в неорганические соли.

Na + [C, N] NaCN + NaOCN

§ Качественными реакциями открывают цианид-анион. По классическому варианту расплав растворяют в воде, прибавляют небольшое количество соли двухвалентного железа. После подкисления раствора и добавления к нему хлорида железа(III) образуется синий осадок или, если раствор сильно разведен, появляется синее окрашивание раствора вследствие образования берлинской лазури.

2NaCN + FeSO₄ → Na₂SO₄ + Fe(CN)₂

Fe(CN)₂ + 4NaCN → Na₄[Fe(CN)₆]

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

§ Более точное определение азота дает реакция раствора, содержащего цианид-ион, с реакционной смесью растворов п-нитробензальдегида, о-динитробензола и гидроксида натрия. При наличии в соединении азота анализируемая смесь окрашивается в интенсивный пурпурно-синий цвет.

v Сера. В результате сплавления пробы вещества, содержащего серу, с натрием по Лоссеню образуется сульфид натрия, который открывают в растворе нитропруссидной реакцией (сине-фиолетовое окрашивание) или по реакции с солями свинца или меди(II) (черный осадок).

Na + [C, S] Na₂S + C

Na₂S + Pb(OOCCH₃)₂ ® PbS¯ + 2CH₃COONa

Na₂S + Na₂[Fe(CN)₅(NO)] ® Na₂[Fe(CN)₅(NOS)]

§ Иначе можно провести разложение по Кариусу[9]. Вещество запаивают в ампулу с дымящей азотной кислотой, постепенно повышают температуру до 300-350 °С и оставляют на 3-5 часов. Органическое вещество сгорает, образуя воду и углекислый газ, а сера превращается в серную кислоту, которую определяют по образованию осадка сульфата бария.

HNO₃ + [C, S] H₂SO₄ + CO₂

H₂SO₄ + BaCl₂ ® BaSO₄¯ + 2HCl

v Галогены. При определении элементов по Лоссеню, действуя на подкисленный раствор пробы раствором нитрата серебра, можно по образованию белого или желтоватого осадка открыть и галогены.

Na + [C, Hal] NaHal + C

NaHal + AgNO₃ ® AgHal¯ + NaNO₃

§ Проба Бейльштейна[10]. Медную проволоку прокаливают в пламени горелки до тех пор, пока пламя не перестанет окрашиваться в зеленый цвет. После охлаждения на конец проволоки наносят капельку или кристаллик испытуемого вещества. При внесении в пламя горелки оно окрашивается в зеленый цвет за счет образования галогенидов меди.

RHal + CuO CuHal₂ + Cu₂Hal₂

Зеленое окрашивание могут также вызывать некоторые азотсодержащие соединения.