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实验十三 有机元素定性分析 一、 实验目的 了解有机化合物元素定性分析的原理，掌握碳、氢、氮、硫、卤素等元素的鉴定方法。 二、 实验原理 分析有机化合物中含有哪些元素的方法称为有机化合物元素定性分析。组成有机物分子的元素除碳、氢、氧外，还含有氮、硫、卤素、磷、砷、硅及某些金属元素等。由于组成有机化合物的各元素原子大都是以共价键相结合的，很难在水中离解成相应的离子，为此需要将样品分解，使元素转变成离子，再利用无机定性分析来鉴定。分解样品的方法很多，最常用的方法是氧化法和钠熔法。 ⑴ 氧化法（碳和氢的鉴定） 有机化合物在燃烧时，常发出带烟的火焰，并有碳化现象，表示含有碳。但一般是将有机化合物与氧化铜粉末共热，其中所含有的碳与氧化铜中的氧结合形成二氧化碳，氢与氧结合形成水，氧化铜本身则被还原成氧化亚铜或金属铜。以蔗糖为为例： 生成的水蒸气在试管壁冷凝成水滴，CO2气体遇石灰水（或氢氧化钡）则生成碳酸钙（或碳酸钡）白色沉淀 ⑵ 钠熔法（氮、硫、卤素的鉴定） 将有机物与金属钠混合共熔，有机物中的氮、硫、卤素等元素转变为氰化钠（NaCN）、硫化钠（Na2S）、硫氰化钠（NaCNS）、卤化钠（NaX）等水溶性的无机化合物。 三、主要试剂 氧化铜 石灰水(或Ba(OH)2) 钠 无水乙醇 5%硫酸亚铁溶液 10%氢氧化钠 5%三氯化铁 10%醋酸铜－联苯胺 醋酸铅溶液 0.5% 亚硝酰铁氰化钠 四氯化碳 浓硫酸 过硫酸钠 四、 实验操作 ⑴ C、H的鉴定（氧化法） 将1g干燥的粉末状氧化铜和0.2g的蔗糖放在表面皿上混合，把混合好的样品装入一支干燥硬质试管中，将试管用带有玻璃管的软木塞塞上。将试管平夹在铁柱架上(为什么?)，导气管的一端插入装有2～3ml澄清的石灰水(或Ba(OH)2)试管中，导管口必须伸到液面以下（见图3-1）。先用小火加热，然后用大火加热。注意观察试管壁或导管壁冷的部分有无水滴出现？石灰水是否变混浊？最后移去石灰水，再将火熄灭，使硬质试管中混合物冷却。 图3-1 ⑵ 氮、硫、卤素的鉴定（钠熔法） 取干燥硬质的lO×l00毫米的试管一支，将其上端用铁丝垂直固定在铁架上。用镊子夹取豌豆大小的金属钠[1]，用滤纸拭干上面的煤油，迅速投入试管中。用酒精灯在试管底部慢慢加热使钠熔化，待钠的蒸汽充满试管下半部时，再迅速加入20毫克样品[2]或3～4滴液体样品及少许蔗糖[3]。然后强热1～2min使试管底部呈暗红色，冷却，加入1毫升无水乙醇分解过量的钠。再用强火将钠熔试管加热，当试管红热时，趁热将试管底部浸入盛有15毫升蒸馏水的小烧杯中(小心!)，使试管底部破裂。将此溶液煮沸，除去较大块的玻璃碎片，趁热过滤，滤渣用5毫升蒸馏水洗两次，得无色或淡黄色澄清的滤液约20毫升（钠熔液），留作以下鉴定试验用。 ①氮的鉴定 a.普鲁士蓝试验 取2毫升滤液，加入5滴新配制的5%硫酸亚铁溶液和4～5滴10%氢氧化钠溶液，使溶液呈显著的碱性。将溶液煮沸，滤液中如含有硫时有黑色硫化亚铁沉淀析出(不必过滤)。冷却后加入稀盐酸使产生的硫化亚铁、氢氧化亚铁沉淀刚好溶解。然后加入1～2滴5%三氯化铁溶液，有普鲁士蓝沉淀析出，表明有氮。若沉淀很少不易观察时，可用滤纸过滤，用水洗涤，检查滤纸上有无蓝色沉淀。如果没有沉淀只得一蓝色或绿色溶液时，可能钠分解不完全。需重新进行钠熔试验。本试验反应式如下: b.醋酸铜一联苯胺试验 取1毫升滤液，用5～6滴10%醋酸酸化，加入数滴醋酸铜一联苯胺试剂(沿管壁徐徐加入勿摇动)，有蓝色环在两层交界处发生，表明有氮。样品中如有硫存在，则需加入1滴醋酸铅(不可多加)后进行离心分离，并取上层清液进行试验。 本试验的反应机理是: 氰根能改变下列平衡，因此出现联苯胺蓝的蓝色环。 当有氰根存在时，由于亚铜离子与它形成[Cu2(CN)4]-2络离子，亚铜离子浓度减小，促使平衡向右移动，联苯胺蓝增多，故出现蓝色环。 醋酸铜一联苯胺试剂的配制: A液 取150毫克联苯胺溶于100毫升水及1毫升醋酸中。 B液 取286毫克醋酸铜溶于100毫升水中。A液与B液分别贮藏在棕色瓶中，使用前临时以等体积的比例混合。 样品中含有碘时也有此反应。本实验的灵敏度比普鲁士蓝要高些。 c.取1毫升滤液，加入几滴稀盐酸，再加入1～2滴5%三氯化铁溶液，如出现血红色则表明试样同时含有氮和硫。反应式如下: 在钠熔时，若用钠量较少，硫和氮常以CNS-形式存在，因此在分别鉴定硫和氮时，若得到负结果，则必需作本实验。 ②硫的鉴定 a.硫化铅试验 取1毫升滤液，加醋酸使呈酸性，再加3滴2% 醋酸铅