Открытие азота, серы и галогенов в органическом веществе

Для обнаружения присутствия азота, серы или галогенов обычно необходимо полностью разрушить органическое вещество прокаливанием со щелочью, например, с натронной известью (смесь едкого натра NaOH с Ca(OH)₂). При этом сера и галогены переходят в неорганические соли – сульфиды и галогениды, а большая часть азота выделяется в виде аммиака. Все эти образовавшиеся вещества могут быть обнаружены обычными ионными реакциями. Галогены часто удается отщепить и перевести в соли галогенводородных кислот также действием металлического натрия на спиртовый раствор испытуемого вещества (способ Степанова). Для одновременного открытия азота, серы, хлора, брома и йода в органических соединениях применяют разработанный Лассенем метод прокаливания вещества с металлическим натрием. При этом сера и галогены связываются так же, как и при их прокаливании со щелочью, азот же образует с углеродом и натрием цианистую соль:

С_nH_mNSHal ­¾® NaCN + Na₂S + NaHal

Если в органическом соединении содержится галоген, то образуется легко открываемая обычными методами соответствующая натриевая соль.

При содержании в органическом соединении азота образуются цианиды, легко обнаруживаемые по образованию комплексного цианида – берлинской
лазури.

Если в органическом соединении содержатся совместно азот и сера, то они легко идентифицируются по появлению красной окраски при добавлении солей железа (III) к раствору продуктов прокаливания исходного соединения – качественная реакция на образование роданид-иона CNS^– :

6NaCNS + FeCl₃ ¾¾® Na₃[Fe(CNS)₆] + 3NaCl

Открытие серы основано на переводе полученного сульфида натрия в нерастворимый в щелочах сернистый свинец черного цвета:

Pb(NO₃)₂ + 4NaOH ¾® 2NaNO₃ + 2H₂O + Na₂[Pb(OH)₄]

Na₂S + Na₂[Pb(OH)₄] ¾® PbS ¯ + 2NaOH + 2H₂O

(Первая из этих двух реакций необходима для перевода нитрата свинца в устойчивую в щелочной среде форму)

Если при пробе на галогены (после прокаливания с натрием) не удалены кипячением с азотной кислотой присутствующие в растворе H₂S и HCN, то добавление азотнокислого серебра может дать черный осадок Ag₂S или белый осадок AgCN; последний по характеру и цвету аналогичен хлориду серебра, но не темнеет на свету за несколько минут, как AgCl.

Перманганат калия в кислой среде окисляет ионы галогенов до свободных галогенов:

2MnO₄^– + 10 Hal^– + 16H⁺ ¾® 2Mn²⁺ + 5Hal₂ + 8H₂O

Бром и йод, легко растворяясь в органических растворителях, окрашивают их в характерный цвет.

Осторожно! Некоторые органические вещества (CH₃NO₂, CHCl₃, CCl₄, соли диазония, ди- и тринитросоединения) при прокаливании с металлическим натрием иногда реагируют бурно, со взрывом.

МЕТОДИКИ ЭПЕРИМЕНТА

Материалы:органическое соединение, содержащее указанные элементы (например, анилин, его хлоргидрат, тиомочевина, сульфаниловая кислота, мочевина, йодоформ); натрий металлический; азотнокислый свинец (10%-ный водный раствор); нитропруссид натрия (свежеприготовленный 0,5%-ный водный раствор); сернокислое железо (II); хлороформ или бензол.

ВНИМАНИЕ! Операцию с натрием необходимо проводить только в защитных очках!

Несколько кристаллов или капель исследуемого вещества помещают в узкую пробирку, держа ее наклонно, и кладут туда же (немного выше) кусочек очищенного от оксидной корки и высушенного фильтровальной бумагой металлического натрия размером 0,1-0,2 см³.

Держа пробирку почти горизонтально в зажиме, нагревают натрий до его расплавления. Затем поворачивают пробирку вертикально, чтобы капля горячего натрия упала на вещество (осторожно, ВСПЫШКА!), после чего нагревают смесь до красного каления. Раскаленную пробирку быстро опускают в фарфоровую ступку с 5-6 см³ дистиллированной воды так, чтобы пробирка растрескалась.

Черные кусочки получившегося плава хорошо измельчают пестиком, переливают содержимое ступки в пробирку, нагревают до кипения; отфильтровывают полученную щелочную жидкость через небольшой бумажный фильтр и используют ее для проб на серу, азот и галогены. Жидкость должна быть бесцветной; желтая или коричневая ее окраска указывает на неполноту разрушения исходного вещества. В этом случае опыт надо повторить с новой порцией того же вещества.