Опыт 2. Определение углерода и водорода сожжением вещества с оксидом меди (II)

Лабораторная работа №5.

Качественный элементный состав органических соединений

Цель: определение качественного элементного состава органических соединений.

В состав органических веществ, кроме углерода, чаще всего входят еще водород, кислород и азот. Наряду с ними в молекулу органического вещества могут входить и другие элементы, например сера, галогены, фосфор и др.

Для определения элементов, входящих в состав органических веществ, их необходимо предварительно перевести в неорганические соединения, для дальнейшего исследования которых применяют методы обычного качественного анализа. Например, специальными методами углерод переводят в диоксид углерода, водород – в воду, азот – в цианистый натрий, серу – в сульфид натрия и т. д.

Рассмотрим определение углерода, водорода, азота, серы и галогенов. Для определения кислорода обычно не пользуются качественными реакциями. О его присутствии чаще всего судят по данным количественного анализа.

Опыт 1. Определение углерода пробой на обугливание

Реактивы и материалы: глюкоза кристаллическая (или сахар); казеин сухой; серная кислота, 0,1 н раствор. Оборудование: фильтровальная бумага; скальпель (или крышка тигля).

Специальное указание: опыт проводят в вытяжном шкафу!

Присутствие углерода во многих органических веществах можно обнаружить по обугливанию вещества при осторожном его прокаливании.

1. На кончик скальпеля (или крышку тигля) помещают несколько кристаллов глюкозы (или сахара) и осторожно нагревают в пламени горелки. Глюкоза расплавляется, темнеет и загорается. На скальпеле остается обуглившаяся масса черного цвета – углерод.

Следовательно, глюкоза является органическим веществом.

2. На кончик скальпеля (или крышку тигля) помещаюткрупинку казеина и осторожно нагревают в пламени горелки.Казеин вспучивается, обугливается и загорается. Па кончике скальпеля остается обуглившаяся черная масса – углерод.

Следовательно, белки являются органическими веществами. При сгорании натурального белка ощущается характерный запах жженых волос или перьев.

3. Иногда обугливание наблюдается также при действии на органические вещества (сахар, крахмал, клетчатку, спирты и т. д.) водоотнимающих веществ, например концентрированной серной кислоты.

Особенно ясно обугливание проявляется при нагревании. Так, при над нагревании обугливающее действие оказывает даже разбавленная серная кислота.

На кусочек фильтровальной бумаги (клетчатка) помещают каплю раствора серной кислоты. При высыхании на бумаге не остается следа. Осторожно подогревают бумагу над пламенем горелки. Участок фильтровальной бумаги, смоченной серной кислотой, обугливается раньше, чем чистая бумага. Следовательно, и клетчатка относится к органическим веществам.

Проба на обугливание является только вспомогательным способом определения углерода в исследуемом веществе, так как она достоверна только при наличии обугливания. Если обугливания не происходит, то это не дает еще основания делать вывод об отсутствии в исследуемом веществе углерода, так как ряд веществ нельзя

обугливать обычным путем.

Некоторые органические вещества, например спирт и эфир, при нагревании испаряются раньше, чем успевают обуглиться; другие, например мочевина, фталевый ангидрид, возгоняются.

Поэтому наиболее общим методом открытия углерода и одновременно с ним водорода является сжигание органического вещества в смеси с окислителем, в качестве которого применяют мелкий порошок оксида меди.

Опыт 2. Определение углерода и водорода сожжением вещества с оксидом меди (II)

Реактивы и материалы: глюкоза (или глицерин, крахмал, сахар); оксид меди (порошок); баритовая вода, насыщенный водный раствор; сульфат меди (II) безводный. Оборудование: газоотводная трубка с пробкой; стеклянная палочка; микролопатка.

В сухую пробирку 1(рис. 8) насыпают черный порошок оксида меди (слой высотой около 5 мм). Добавляют половину микролопатки глюкозы и тщательно перемешивают, встряхивая пробирку. В верхнюю часть пробирки помещают небольшой комочек ваты, на который насыпают немного белого порошка безводного сульфата меди (II). Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой. При этом конец трубки должен почти упираться в вату с CuSО₄.

Нижний конец трубки опускают в пробирку 2, предварительно налив в нее 5-6 капель баритовой (или известковой) воды. Пробирку 1нагревают на пламени

горелки.

Через несколько секунд из газоотводной трубки начинают выходить пузырьки газа, и баритовая вода мутнеет вследствие выделения белого осадка углекислого бария. Пробирку 2удаляют. Продолжают нагревать пробирку 1, пока пары воды не достигнут белого порошка обезвоженного медного купороса, находящегося на ватной пробке, и не вызовут изменения его окраски вследствие образования кристаллогидрата CuSO₄*5H₂O .

Химизм процесса:

C₆H₁₂O₆ + 12CuO → 6CO₂ + 6H₂O + 12Cu

CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + H₂O

CuSO₄ + 5H₂O → CuSO₄*5H₂O

Метод основан на том, что при прокаливании органического вещества в смеси с окислителем (СuО) происходит окисление углерода органического вещества в диоксид углерода, а водорода – в воду. Оксид меди при этом восстанавливается до металлической меди.

Выделение диоксида углерода доказывается появлением белого осадка углекислого бария. Воду в продуктах сжигания обнаруживают по образованию синих кристаллов медного купороса.