Идентификация органических веществ

Методическая разработка виртуальной практической работы «Идентификация органических соединений»

Идентификация органических веществ

Методическая разработка виртуальной практической работы

«Идентификация органических соединений»

Программа для выполнения работы располагается на сайте «VirtuLab. Виртуальная образовательная лаборатория» по адресу:

http://www.virtulab.net/index.php?option=com_content&view=article&id=291:2009-11-14-22-37-18&catid=57:2009-11-14-21-25-00&Itemid=108

Цель работы состоит в применении знаний о качественных реакциях важнейших классов органических соединений для их распознавания.

Описание работы:

Выполняются виртуальные опыты – распознавание ненасыщенных соединений, альдегидов, многоатомных спиртов, фенола, уксусной кислоты, крахмала, белка и т.п.

Тема программы

Эту работу выполняют при изучении соответствующих кислород- и азотсодержащих соединений. Она дополняет реальную практическую работу. Может предшествовать ей или использоваться при закреплении умений и на уроках обобщающего повторения.

Представлены варианты отчёта по практической работе «Идентификация органических соединений» разного уровня:

  • на оценки «4» и «5» необходимо описать наблюдения, записать необходимые реактивы, оборудование и сделать вывод;
  • на оценку «3» выбрать описание наблюдения, реактивы, оборудование из предложенного списка, сделать вывод.

Приведены:

  • ожидаемые результаты практической работы, которые можно использовать для оценивания работ учащихся учителем, учащимися в ходе самооценки, взаимооценки;
  • справочная таблица «Качественные реакции на органические вещества».

Практическая работа №1

На оценку «3»

Идентификация органических соединений

Цель: применить полученные знания органической химии на практике для распознавания органических веществ, усовершенствовать

навыки планирования и проведения химического эксперимента.

Необходимое оборудование

(подчеркни)

Реактив или способ определения

(подчеркни)

Наблюдаемый признак реакции

(подчеркни)

Вывод

(подчеркни, отобрази изменения цветными карандашами)

Задача №7. Идентификация растворов формальдегида и глицерина

пробирок

  • Перманганат калия (раствор) KMnO4
  • Раствор брома в четырёххлористом углероде Br2/CCl4
  • Сульфат меди (II) раствор CuSO4
  • Гидроксид натрия (раствор) NaOH
  • Аммиачный раствор гидроксида серебра (I) (Ag(NH3)2)OH
  • Йод (спиртовой раствор) I2
  • Хлорида железа (III) (раствор) FeCl3
  • Универсальная индикаторная бумага
  • Реакция «серебряного зеркала»
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет
  • Жёлтый раствор хлорида железа FeCl3 становится фиолетовым

Пробирка

1

Пробирка

2

Формальдегид

Глицерин

Формальдегид

Глицерин

Задача №8. Идентификация растворов формальдегида и уксусной кислоты

пробирок

  • Перманганат калия (раствор) KMnO4
  • Раствор брома в четырёххлористом углероде Br2/CCl4
  • Сульфат меди (II) раствор CuSO4
  • Гидроксид натрия (раствор) NaOH
  • Аммиачный раствор гидроксида серебра (I) (Ag(NH3)2)OH
  • Йод (спиртовой раствор) I2
  • Хлорида железа (III) (раствор) FeCl3
  • Универсальная индикаторная бумага
  • Реакция «серебряного зеркала»
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет
  • Жёлтый раствор хлорида железа FeCl3 становится фиолетовым

Сосуд

1

Сосуд

2

Формальдегид

Уксусная кислота

Формальдегид

Уксусная кислота

Задача №9. Идентификация растворов глюкозы и сахарозы

пробирок

  • Перманганат калия (раствор) KMnO4
  • Раствор брома в четырёххлористом углероде Br2/CCl4
  • Сульфат меди (II) раствор CuSO4
  • Гидроксид натрия (раствор) NaOH
  • Аммиачный раствор гидроксида серебра (I) (Ag(NH3)2)OH
  • Йод (спиртовой раствор) I2
  • Хлорида железа (III) (раствор) FeCl3
  • Универсальная индикаторная бумага
  • Реакция «серебряного зеркала»
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет
  • Жёлтый раствор хлорида железа FeCl3 становится фиолетовым

Пробирка

1

Пробирка

2

Глюкоза

Сахароза

Глюкоза

Сахароза

Задача №10. Идентификация растворов крахмального клейстера и белка

пробирок

  • Перманганат калия (раствор) KMnO4
  • Раствор брома в четырёххлористом углероде Br2/CCl4
  • Сульфат меди (II) раствор CuSO4
  • Гидроксид натрия (раствор) NaOH
  • Аммиачный раствор гидроксида серебра (I) (Ag(NH3)2)OH
  • Йод (спиртовой раствор) I2
  • Хлорида железа (III) (раствор) FeCl3
  • Универсальная индикаторная бумага
  • Реакция «серебряного зеркала»
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет
  • Жёлтый раствор хлорида железа FeCl3 становится фиолетовым

Пробирка

1

Пробирка

2

Крахмал

Белок

Крахмал

Белок

Вывод: Идентификация химического вещества – это определение одного вещества с помощью ___________________ вещества по ________________признакам реакции: изменению___________________, изменению ______________ , образованию ____________

Практическая работа №1

На оценки «4» и «5»

Идентификация органических соединений

Цель: применить полученные знания органической химии на практике для распознавания органических веществ, усовершенствовать

навыки планирования и проведения химического эксперимента.

Необходимое оборудование

(назови)

Реактив или способ определения

(назови)

Наблюдаемый признак реакции

(опиши наблюдения)

Вывод

(подчеркни, отобрази изменения цветными карандашами)

Задача №7. Идентификация растворов формальдегида и глицерина

  • Реакция «серебряного зеркала»
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет

Пробирка

1

Пробирка

2

Формальдегид

Глицерин

Формальдегид

Глицерин

Задача №8. Идентификация растворов формальдегида и уксусной кислоты

  • Реакция «серебряного зеркала»
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет
  • Жёлтый раствор хлорида железа F становится фиолетовым

Сосуд

1

Сосуд

2

Формальдегид

Уксусная кислота

Формальдегид

Уксусная кислота

Задача №9. Идентификация растворов глюкозы и сахарозы

  • Реакция «серебряного зеркала»
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет
  • Жёлтый раствор хлорида железа Fстановится фиолетовым

Пробирка

1

Пробирка

2

Глюкоза

Сахароза

Глюкоза

Сахароза

Задача №10. Идентификация растворов крахмального клейстера и белка

  • Реакция «серебряного зеркала»
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет
  • Жёлтый раствор хлорида железа F становится фиолетовым

Пробирка

1

Пробирка

2

Крахмал

Белок

Крахмал

Белок

Вывод: Идентификация химического вещества – это определение одного вещества с помощью ___________________ вещества по ________________признакам реакции: изменению___________________, изменению ______________ , образованию ____________

Практическая работа №1

Ожидаемые результаты

Идентификация органических соединений

Цель: применить полученные знания органической химии на практике для распознавания органических веществ, усовершенствовать

навыки планирования и проведения химического эксперимента.

Необходимое оборудование

(подчеркни)

Реактив или способ определения

(подчеркни)

Наблюдаемый признак реакции

(подчеркни)

Вывод

(подчеркни, отобрази изменения цветными карандашами)

Задача №7. Идентификация растворов формальдегида и глицерина

пробирок

  • Перманганат калия (раствор) KMnO4
  • Раствор брома в четырёххлористом углероде Br2/CCl4
  • Сульфат меди (II) раствор CuSO4
  • Гидроксид натрия (раствор) NaOH
  • Аммиачный раствор гидроксида серебра (I) (Ag(NH3)2)OH
  • Йод (спиртовой раствор) I2
  • Хлорида железа (III) (раствор) FeCl3
  • Универсальная индикаторная бумага
  • Налёт серебра на стенках пробирки
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет
  • Жёлтый раствор хлорида железа FeCl3 становится фиолетовым

Пробирка

1

Пробирка

2

Формальдегид

Глицерин

Формальдегид

Глицерин

Задача №8. Идентификация растворов формальдегида и уксусной кислоты

пробирок

  • Перманганат калия (раствор) KMnO4
  • Раствор брома в четырёххлористом углероде Br2/CCl4
  • Сульфат меди (II) раствор CuSO4
  • Гидроксид натрия (раствор) NaOH
  • Аммиачный раствор гидроксида серебра (I) (Ag(NH3)2)OH
  • Йод (спиртовой раствор) I2
  • Хлорида железа (III) (раствор) FeCl3
  • Универсальная индикаторная бумага
  • Налёт серебра на стенках пробирки
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет
  • Жёлтый раствор хлорида железа FeCl3 становится фиолетовым

Сосуд

1

Сосуд

2

Формальдегид

Уксусная кислота

Формальдегид

Уксусная кислота

Задача №9. Идентификация растворов глюкозы и сахарозы

пробирок

  • Перманганат калия (раствор) KMnO4
  • Раствор брома в четырёххлористом углероде Br2/CCl4
  • Сульфат меди (II) раствор CuSO4
  • Гидроксид натрия (раствор) NaOH
  • Аммиачный раствор гидроксида серебра (I) (Ag(NH3)2)OH
  • Йод (спиртовой раствор) I2
  • Хлорида железа (III) (раствор) FeCl3
  • Универсальная индикаторная бумага
  • Налёт серебра на стенках пробирки
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет
  • Жёлтый раствор хлорида железа FeCl3 становится фиолетовым

Пробирка

1

Пробирка

2

Глюкоза

Сахароза

Глюкоза

Сахароза

Задача №10. Идентификация растворов крахмального клейстера и белка

пробирок

  • Перманганат калия (раствор) KMnO4
  • Раствор брома в четырёххлористом углероде Br2/CCl4
  • Сульфат меди (II) раствор CuSO4
  • Гидроксид натрия (раствор) NaOH
  • Аммиачный раствор гидроксида серебра (I) (Ag(NH3)2)OH
  • Йод (спиртовой раствор) I2
  • Хлорида железа (III) (раствор) FeCl3
  • Универсальная индикаторная бумага
  • Налёт серебра на стенках пробирки
  • Универсальная индикаторная бумага краснеет
  • Жёлтый раствор хлорида железа FeCl3 становится фиолетовым

Пробирка

1

Пробирка

2

Крахмал

Белок

Крахмал

Белок

Вывод: Идентификация химического вещества – это определение одного вещества с помощью другого вещества по определённым признакам реакции: изменению окраски вещества, изменению окраски индикаторной бумаги, образованию налёта

Качественные реакции на органические вещества

Алканы – предельные углеводороды (метан)

Окрашивание пламени

Голубоватый цвет пламени

Алкены и алкины – непредельные углеводороды (этилен, ацетилен)

Окрашивание пламени

Перманганат калия (раствор) KMnO4

Раствор брома в четырёххлористом углероде Br2/CCl4

Желтоватый цвет

Обесцвечивание фиолетового раствора перманганата калия.

Обесцвечивание жёлтого раствора брома.

Бензол – представитель аренов

Окрашивание пламени

Копоть при горении

Фенол

Хлорида железа (III) (раствор) FeCl3

Жёлтый раствор хлорида железа FeCl3 становится фиолетовым

Предельные одноатомные спирты (этиловый спирт)

Оксид меди (II) CuO при нагревании

Образование металлической меди, запах альдегида

Многоатомные спирты (глицерин)

Гидроксид натрия (раствор) NaOH и сульфат меди (раствор) CuSO4

Ярко синее окрашивание раствора

Альдегиды (формальдегид, уксусный альдегид)

Аммиачный раствор гидроксида серебра (I) (Ag(NH3)2) OH при нагревании

Реакция «серебряного зеркала»

Карбоновые кислоты (уксусная кислота)

Универсальная индикаторная бумага

Универсальная индикаторная бумага краснеет

Амины

Лакмус

Фенолфталеин

Метиловый оранжевый

Синий цвет

Малиновый цвет

Жёлтый цвет

Анилин

Бромная вода Br2

Обесцвечивание, выпадение осадка

Крахмал

Раствор йода I2

Синее окрашивание

Глюкоза

Аммиачный раствор гидроксида серебра (I) (Ag(NH3)2)OH при нагревании

Реакция «серебряного зеркала»

Белок

Концентрированная азотная кислота HNO3

Гидроксид меди (II) Cu(OH)2

Жёлтое окрашивание

Красно-фиолетовое окрашивание

Источник: https://infourok.ru/metodicheskaya-razrabotka-virtualnoy-prakticheskoy-raboti-identifikaciya-organicheskih-soedineniy-2419204.html

Методы идентификации органических веществ

Идентификация органических веществ

Лекция7 (41)

МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Схема лекции

Определение температуры плавления. Спектральные методы идентификации органических веществ.

2.1. Применение спектроскопии ядерного магнитного резонанса в органической химии.

1.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ

Температурой плавления вещества называют температуру, при которой твердое вещество находится в равновесии с собственным расплавом.

Температура плавления является физической константой вещества и используется для его идентификации и определения степени его чистоты.

Чистые вещества обладают очень резко выраженной точкой плавления. Присутствие в веществе даже незначительных загрязнений резко влияет на температуру плавления. Обычно присутствие примесей приводит к значительному снижению температуры плавления.

Если вещество, являющееся примесью имеет более высокую температуру плавления, чем основное вещество, в большинстве случаев также наблюдается понижение, температуры плавления, хотя бывают исключения. Именно снижение температуры плавления вещества при наличии загрязнений используется для определения чистоты вещества.

Для идентификации полученного вещества его пробу смешивают с таким же веществом в равных количествах. Затем проводят определение температуры плавления этой смеси (‘проба смешанного плавления’). Если при этом температура плавления остается неизменной, можно сделать заключение об идентичности двух смешанных веществ.

Если температура плавления стает ниже (депрессия температуры плавления), то значит, вещества отличаются друг от друга.

При определении температуры плавления нужно пиметь в виду, что многие органические вещества плавятся с разложением. Обычно это обнаруживается по появлению или изменению окраски или по выделению газа.

Температура разложения вещества не так резко выражена, как температура плавления, часто зависит от скорости нагревания.

По этой причине эксперименты по определению температуры разложения не всегда воспроизводятся.

Существует определенная зависимость между температурой плавления вещества и его молекулярным строением. Например, вещества с симметричными молекулами плавятся при более высокой температуре, чем вещества с менее симметричной структурой.

Так, например температура правления н-бутана составляет -138,40С, а температура плавления изобутана — -159,60С; температура плавления н-пентана составляет -1300С, а температура плавления изопентана — -1600С. У геометрических изомеров транс-изомер, как правило, плавится при более высокой температуре.

Так малеиновая кислота (цис-изомер) имеет температуру плавления 1300С, а транс-изомер того же вещества, фумаровая кислота, плавится при 2870С.

Температуру плавления вещества чаще всего определяют в капилляре. Для этого предварительно высушенное и измельченное вещество помещают в запаянный с одного конца капилляр слоем толщиной 5 мм.

Затем капилляр с веществом помещается в прибор для определения температуры плавления таким образом, чтобы вещество находилось как можно ближе к шарику термометра. В качестве теплоносителя в приборе используется серная кислота.

При использовании серной кислоты в качестве теплоносителя можно определять температуры плавления веществ до С. При более высоких температурах серная кислота начинает разлагаться.

Рисунок 1. Прибор для определения температуры плавления.

Первоначально проводят измерение ориентировочной температуры плавления. При этом прибор нагревают со скоростью 8-100 в минуту и наблюдают, при какой температуре вещество плавится. Однако, быстрыое нагревание прибора не позволяет точно зафиксировать температуру плавления.

По этой причине после ориентировочного определения проводят точное определение. При этом прибор охлаждают до температуры на15-20 градусов ниже чем полученная ориентировочная температура плавления и повторяют эксперимент.

Теперь прибор нагревают со скоростью 1-2 градуса в минуту и точно фиксируют температуру плавления.

Если вещество плавится не сразу, Что обычно бывает, то фиксируют температуру начала плавления, когда в капилляре только появляется жидкая фаза, и температуру конца плавления, когда вся масса вещества становится жидкой. Чем меньше разница между этими температурами, тем чище вещество. Опыт повторяют еще два раза и рассчитывают средний результат.

В случаях, когда вещество имеет высокую температуру плавления, для ее определения используют металлический блок, в который помещают термометр с прикрепленным к нему капилляром с веществом.

Существуют и более сложные приборы для определения температуры плавления. Одним из таких приборов является блок Кофлера, в котором кристаллы вещества помещаются на предметный столик микроскопа.

Столик подогревается и при этом с помощью микроскопа наблюдают плавление вещества.

2.  СПЕКТРАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

В середине ХХ века в практику химиков вошли физические методы идентификации и исследования веществ. Эти методы быстро получили широкое распространение, так как обладали многими преимуществами перед классическими методами исследования. Во-первых, физические методы исследования обладают высокой чувствительностью.

Для исследования требуется очень небольшое количество вещества. Во многих случаях есть возможность проводить анализ без разделения смеси. Во-вторых, сам анализ занимает очень мало времени.

Наконец, Физические методы исследования дают очень ценную информацию о структуре молекул, которую нельзя получить другими способами.

Среди всех физических методов для исследования органических веществ наиболее широко в настоящее время используются спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия), ультрафиолетовая спектроскопия (УФ-спектроскопия) и масс спектроскопия.

2.1.  Применение спектроскопии ядерного магнитного резонанса в органической химии

Впервые явление ядерного магнитного резонанса наблюдали в 1946 году Пурселл и Блох. За открытие этого явления в 1952 году им была присуждена Нобелевская премия. Уже в 1953 году метод ЯМР был впервые применен для изучения структур химических соединений. Химики быстро оценили все преимущества данного метода и стали его широко использовать.

2.1.1.  Теоретические основы метода ЯМР.

Любой атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг него. Характеристиками ядра являются его масса и заряд.

Другой характеристикой ядра является его спиновое число, обусловленное вращением ядра вокруг собственной оси.

Так как ядро заряжено, его вращение приводит к круговому движению заряда, что эквивалентно электрическому току, движущемуся в замкнутом проводнике.

Вращающееся ядро создает магнитное поле и ведет себя как крохотный магнит. Его можно характеризовать дипольным моментом μ. Магнитный момент имеют не все ядра. Так 12С, 16О, 32S не имеют магнитного момента. Такие ядра как 1Н, 13С, 19F магнитны. Чтобы ядро обладало магнитным моментом, оно должно иметь нечетное значение атомной массы.

Если на вращающееся ядро подействовать некоторым постоянным магнитным полем с напряженностью Н0, то это поле будет стремиться расположить магнит вдоль линий поля, но так как магнит вращается возникает прецессия вектора μ вокруг оси поля со скоростью ω.

ω = γ Н0 , где γ- фактор пропорциональности, который называется гиромагнитным отношением и является константой для данного ядра.

Теперь перпендикулярно к Н0 приложим некоторое магнитное поле с напряженностью Н1. Это поле будет стремиться отклонить μ в плоскостьxy, но для того чтобы это произошло, необходимо, чтобы поле Н1 вращалось со скоростью, равной скорости прецессии ω = ω1.

Если ω1 медленно изменять, то в момент, когда Скорость вращения поля Н1 станет равной скорости прецессии, угол θ резко изменится, что будет соответствовать обмену энергией между прецессирующим ядром и вращающимся полем Рис.2. Н1. Это явление и называется ядерным магнитным резонансом.

В этот момент происходит переориентация магнитных ядер в поле Н0, что соответствует поглощению или испусканию излучения. Величина изменения энергии ΔЕ = hν, где h — константа Планка, а ν- частота излучения.

γ Н0

ν =

На практике оказалось удобнее варьировать напряженность магнитного поля Н0. При определенном значении Н0 энергия, необходимая для переориентации диполя становится равной энергии излучения, происходит поглощение энергии и наблюдается сигнал, фиксируемый прибором. Совокупность таких сигналов называется спектром ЯМР.

2.1.2.  Принципиальная схема ЯМР-спектрометра

На рисунке 3 приведена принципиальная схема ЯМР-спектрометра. Ампула с образцом помещается в катушку L. Генератор G создает в катушке постоянное магнитное поле с напряженностью Н1. Напряженность внешнего магнитного поля Н0 постепенно увеличивается с помощью свип-генератора и.

Рис.3. Принципиальная схема ЯМР-спектрометра.

дополнительных катушек. Свип-генератор подает ток на горизонтальные отклоняющие осциллографа. Когда величина Н0 достигнет критического состояния, система входит в резонанс. Поглощение энергии в катушке L вызывает сигнал в цепи генератора G, что отражается на экране осциллографа в виде пика.

Наиболее часто в органической химии используются ЯМР-спектры ядер водорода – протонов, то есть протонный магнитный резонанс – ПМР.

2.1.3.  Основные параметры спектра ПМР

2.1.3.1.  Химический сдвиг

Гиромагнитное отношение γ зависит от природы ядра атома, то есть для всех протонов величина γ одинакова. В этом случае все протоны будут резонировать при одной частоте и тогда в спектре любого органического вещества должен был бы присутствовать всего один сигнал, соответствующий резонансу протонов.

В этом случае мы бы не получили никакой информации о строении вещества. К счастью, это не так. Частота, при которой проглощает протон, зависит не только от напряженности поля Н0, но и от наличия соседних протонов и электронного окружения.

Их магнитные поля также влияют на резонанс протона, в результате эффективное магнитное поле, действующее на реальный протон, отличается от Н0. По этой причине протоны, имеющие различное окружение в молекуле, будут резонировать при различных значениях Н0.

Наоборот, протоны, имеющие одинаковое окружение, будут резонировать при одном и том же значении Н0. Такие протоны называются эквивалентными.

Число сигналов в ПМР-спектре зависит от числа групп эквивалентных протонов.

Так как на протон влияет окружение, реальный протон в молекуле по сравнению с ”голым” протоном требует для резонанса поля с большей или меньшей напряженностью. Происходит “сдвиг сигнала” в сторону более сильного или более слабого поля.

Смещение сигналов в спектре ПМР, вызванные окружением протона называются химическими сдвигами.

Величина химического сдвига определяется характером химических связей в молекуле, типом группы, влиянием других групп и индукционными эффектами заместителей.

Химический сдвиг выражается в миллионных долях общего приложенного магнитного поля (м. д.). В качестве начала отсчета обычно используется сигнал протонов тетраметилсилана (ТМС).

Спектр записывают так, чтобы напряженность поля возрастала слева направо. Подавляющее большинство сигналов при этом располагается левее сигнала ТМС в области более слабых полей.

В ПМР спектроскопии обычно используется шкала δ.

Δν 106

δ = ——-

рабочая частота прибора в Мгц

В шкале δ сигнал ТМС принимается за 0. Реже используется шкала τ где сигнал ТМС принимается за 10, τ= 10-δ. Химические сдвиги для различных групп протонов приведены в таблице.

ХИМИЧЕСКИЕ СДВИГИ ПРОТОНОВ ОТНОСИТЕЛЬНО ТМС

Протонная группа | δ, м. д. | Протонная группа | δ, м. д.

СН3 R 0,8-1,2 R3CH 1,4-1,6

CH3 – C(R0=C< 1,6-1,9 R2 CH-OH 3,5-3,8

CH3 – Ar 2,2-2,5 Ar2 CH-OH 5,7-5,8

CH3 –I 2,16 R2 CH-NH2 2,8-3,0

CH3 –Br 2,62 R-OH 3-6

CH3 –Cl 3,0 Ar — OH 6-8

CH3 –OH 3,47 R-NH— 2-4

CH3 –C(O)-R 2,1-2,4 R-COOH 10-12

CH3 –C(O)-Ar 2,4-2,6 — CHCl2 5,3

CH3 –C(O)-OR 1,9-2,2 — CH=CH— 5-7

CH3 –C(O)-OAr 2,0-2,5 — CHCl3 7,3

CH3 –OR 3,2-3,5 — C(O)-H 9-10

CH3 –OAr 3,7-4,0

CH3 –O-C(O)-R 3,6-3,9 C6H5X

CH3 –N< 2,2-2,6 X=H 7,2

R-CH2-R 1,1-1,5 X=OH 6,9

R-CH2-Ar 2,5-2,9 X=Cl 7,2

R-CH2-I 3,2 X=NO2 7,3-8,0

R-CH2-Br 3,3 X=NH2 6-7

R-CH2-Cl 3,4-3,7 X=CH3 7,2

R-CH2-OH 3,2-3,5 X=C2H5 7,2

R-CH2-C(O)-R 2,5-2,9

R-CH2-OAr 3,9-4,3

R-CH2-OC(O)-R 3,7-4,1

R-CH2-N< 2,4

Таким образом, по величинам химических сдвигов можно определить тип резонирующего протона. На рисунках 4-5 приведены спектры уксусной кислоты и толуола.

Рис.4. Спектр ПМР уксусной кислоты.

Рис. 5. Спектр ПМР толуола.

2.1.3.2.Спин-спиновое взаимодействие

Каждый из вышеприведенных спектров состоит из отдельных пиков. На самом деле, чаще в ПМР-спектре наблюдаются не отдельные пики, а группы пиков.

В спектрах ПМР одиночный пик называют синглетом, группа из двух пиков называется дублетом, из четырех – квартетом, из пяти – квинтетом, из шести – секстетом. В качестве примера приведем спектр бромистого этила (Рис.6).

В спетре бромистого этила наблюдается два сигнала, один в виде триплета, а другой в виде дублета.

Рис.6. Спектр ПМР бромистого этила.

Расщепление сигнала происходит под влиянием соседних протонов. В нашем примере на протоны группы СН3 влияет магнитное поле протоном группы СН2, а на протоны группы СН2 влияет, в свою очередь, магнитное поле протоном группы СН3. Рассмотрим как проявляется взаимное влияние магнитных полей протонов на простом примере -СН-СН2-.

Поле, в котором находятся протоны группы СН2 может усиливаться или уменьшаться под влиянием магнитного поля, наведенного соседним протоном группы СН. Это поле может быть направлено или вдоль линий поля Н0 или противоположно. Таким образом, протон оказывается в двух различных магнитных полях.

Взаимодействие с одним протоном дает дублет с отношением интенсивностей пиков 1:1.

В сою очередь, на протон группы СН влияют магнитные поля протонов группы СН2, что приводит к его расщеплению на три пика.

Взаимодействие с двумя протонами дает триплет с отношением интенсивностей пиков 1:2:1. В качестве примера рассмотрим спектр 2-бромпропана, приведенный на рисунке 7.

В общем случае, мультиплетность сигнала равна n+1, где n – число соседних протонов.

Рис.7. Спектр ПМР 1-бромпропана.

Протоны группы СН3 дают сигнал в области 1,2 м. д. Так как рядом находится группа СН2 сигнал проявляется в виде триплета. Протоны центральной группы СН2 дают сигнал в области 1,8 м. д. Так как на них влияют протоны и группы СН3, и группы СН2Br, мы видим секстет. Наконец, на протоны группы СН2Br влияют протоны группы СН2. Поэтому сигнал проявляется в виде триплета в области 3,4 м. д.

2.1.3.2.  Интегральная интенсивность

Сила сигнала пропорциональна числу резонирующих протонов, вызывающих этот сигнал. Площадь пика в спектре ПМР также пропорциональна числу резонирующих протонов. В ЯМР-спектрометре имеется электронный интегратор, который дает площади пиков в виде кривой, называемой кривой интегральной интенсивности.

Рис.8. Спектр ПМР бензилового спирта с кривой интегральной интенсивности.

Интегральная интенсивность используется для подтверждения правильности идентификации вещества, а также для количественного определения веществ в смесях.

Источник: https://pandia.ru/text/77/478/8907.php

Практическая работа №1. Идентификация органических соединений

Идентификация органических веществ

При н. у. глюкоза вступает в реакцию со свежеосаждённым гидроксидом меди (II), при этом образуется растворимое соединение ярко-синего цвета. В данной реакции глюкоза ведёт себя как многоатомный спирт.

При нагревании глюкоза окисляется в глюконовую кислоту свежеприготовленным гидроксидом меди (II). В данной реакции глюкоза ведёт себя как альдегид.

Вывод: в зависимость от условий протекания реакции глюкоза проявляет свойства присущие многоатомным спиртам или альдегидам.

2)

Формальдегид при нагревании в щелочной среде вступает во взаимодействие со свежеосаждённым гидроксидом меди (II), при этом голубой цвет осадка изменяется на кирпично-красный в результате образования оксида меди (I).

HCHO + 2Cu(OH)2   t, NaOH ⟶ HCOOH + 2Cu2O + H2O

Глицерин вступает во взаимодействие со свежеосаждённым гидроксидом меди (II) в щелочной среде, при этом образуется растворимое соединение, которое окрашивает раствор в ярко-синий цвет.

Вывод: альдегиды при нагревании и многоатомные спирты при комнатной температуре вступают во взаимодействие со свежеосаждённым гидроксидом меди (II) в щелочной среде, при этом с альдегидами наблюдается изменение окраски осадка на кирпично-красный, а с многоатомными спиртам наблюдается растворение осадка и окрашивание раствора в ярко-синий цвет.

1)

Раствор белков под действием свежеприготовленного осадка гидроксида меди (II) в щелочной среде даёт фиолетовое окрашивание.

При действии на раствор белка концентрированной азотной кислоты образуется белый осадок, который быстро приобретает жёлтую окраску, а при добавлении водного раствора аммиака становится оранжевым.

Вывод: качественными реакциям на белки является их взаимодействие со свежеприготовленным осадком гидроксида меди (II) (фиолетовое окрашивание), и взаимодействие с концентрированной азотной кислотой (желтое окрашивание) и последующим добавлении раствора аммиака (оранжевое окрашивание).

1) Химические свойства уксусной кислоты

Здесь у вас могут быть свои реакции!

Реагирует с активными металлами с образованием ацетатов и выделением водорода:
Zn + 2CH3COOH ⟶ (CH3COO)2Zn + H2↑

Реагирует с оксидами металлов с образованием ацетатов и воды:
ZnO + 2CH3COOH ⟶ (CH3COO)2Zn + H2O

Реагирует с основаниями с образованием ацетатов и воды:
Zn(OH)2 + 2CH3COOH ⟶ (CH3COO)2Zn + 2H2O

Реагирует с карбонатом кальция, с образованием газа:
CaCO3 + 2CH3COOH ⟶ (CH3COO)2Ca + H2O + CO2↑

Сгорает в воздухе:
CH3COOH + 2O2 ⟶ 2H2O + 2CO2

В присутствии концентрированной серной кислоты вступает во взаимодействие со спиртами, с образованием сложных эфиров:
CH3COOH + C2H5OH `overset(H_2SO_(4″(конц.)»))(⇄)` CH3COOC2H5 + H2O

Вывод: уксусная кислота проявляет свойства неорганических кислот, а также проявляет свойства присущие только карбоновым кислотам (реакция горения и реакция этерификации).

Biz-books
Добавить комментарий