неорганические реагенты в орагническом анализе

Заключение
Все галогены — необычайно опасные вещества. Бром токсичен в капельно-жидком виде и в парообразном. При вдыхании паров брома возникают кашель, а также носовые кровотечения — в ре¬зультате раздражения слизистых оболочек. В дальнейшем появля¬ются рвота, расстройство кишечника. Проникновение большого ко¬личества паров брома в легкие приводит к их химическому ожогу. Предельно допустимая концентрация брома составляет 1 мг/м3. При попадании капель брома на кожу возникают ожоги, переходящие в трудно заживающие язвы. Острые отравления бромидами встреча¬ются редко. Работать с бромом необходимо под тягой, пользуясь индивидуальными средствами защиты.
При попадании жидкого брома на кожу его капли нужно быс¬тро смыть водой, спиртом или содовым раствором. После промыва¬ния на пораженное место ...

Содержание
Введение.........................................................................................................3
1. Методы функционального анализа органических веществ с использованием неорганических реагентов.........................................................5
2. Соединения брома и бром........................................................................9
3. Соединения иода и иод...........................................................................14
4. Тиосульфат натрия..................................................................................16
Заключение..................................................................................................17
Список использованной литературы.........................................................18

Введение
Анализ органических веществ (устар.- органический анализ) - качественное и количественное определение состава органических веществ и установление их строения. При определении качественного состава органических веществ используют разнообразные методы, основанные на химических реакциях, сопровождающихся образованием продуктов с характерными свойствами (цвет, запах, температура плавления и др.), и на измерении физических и физико-химических (хроматографических, спектральных и др.) характеристик идентифицируемых соединений.
При количественном анализе органических веществ устанавливают количество реагента, вступившего в реакцию с определяемыми органическими соединениями, или измеряют различные физические и физико-химические характеристики, связанные с количеством определяемого соедине ния.
Органических веществ анализ включает элементный анализ, изотопный анализ, структурно-групповой (включая функциональный и стереоспецифический), молекулярный анализ, фазовый анализ и структурный анализ.
Исторически первыми были разработаны способы элементного анализа органических веществ (А. Лавуазье, кон. 18 в.), основанные на их окислении и гравиметрическом, титриметрическом или газометрическом определении образовавшихся простых соединений отдельных элементов. Первые методы элементного микрохимического анализа (микроанализа) разработал Ф. Прегль в нач. 20 в. Со 2-й пол. 20 в. для элементного анализа веществ широко применяют автоматические анализаторы, основанные на сожжении анализируемой пробы органического вещества и газохроматографическом разделении и определении продуктов сожжения. Анализатор снабжают компьютером и автоматической системой ввода проб.
Изотопный анализ органических веществ имеет целью определение в них содержания отдельных изотопов, а также определение соотношения одних и тех же органических соединений, содержащих разные изотопы или их сочетания. Для этого чаще всего применяют масс-спектрометрию или многократную газо-жидкостную хроматографию (например, при разделении обычных и дейтерированных форм метана или бензола). Наиболее эффективна хромато-масс-спектрометрия.
Рассмотрим более подробно функциональные методы анализа органических веществ с использованием неорганических реагентов.

Рисунок 1 – Структура молекулы бромата калия KBrO3
Бромат калия имеет кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа R 3m, параметры ячейки a = 0,6015 нм, c = 0,8142 нм, Z = 3.
Хорошо растворяется в воде, слабо растворяется в этаноле, не растворяется в ацетоне.
При титровании восстановителей бромат превращается в бромид по схеме:
BrO3- + 6Н+ + 6е ↔ Вr- + 3Н2О
Стандартный электродный потенциал реакции + 1,45 В. Для ускорения процесса анализируемые растворы иногда нагревают до 40 – 70 °С или добавляют к ним катализаторы, например, соли Hg(II), Mn(II). Конечную точку титрования устанавливают с помощью окислительно-восстановительных индикаторов (метилового оранжевого, метилового красного, нафтофлавона, хинолинового желтого и др.), по появлению желтой окраски брома, образующегося при взаимодействии избытка ВrО3- с Вr-, а также потенциометрически или фотометрически. Метод применяют для определения восстановителей - гидразина, гидроксиламина, тиомочевины, аскорбиновой и щавелевой кислот и др.
Бромид калия KBr — бесцветное кристаллическое вещество. Бромид калия является типичной ионной солью. При растворении в воде подвергается полной диссоциации, при этом не подвергается гидролизу. Не образует кристаллогидратов. Не растворяется в концентрированной бромоводородной кислоте. С некоторыми бромидами в концентрированных растворах могут образовываться комплексные соединения:
При избытке бромида калия ведут нитрование органических соединений. Бромид калия предварительно добавляют в раствор титранта (бромид-броматная смесь) или в анализируемый раствор.
При этом с определяемым веществом взаимодействует бром, образующийся из ВrO3- и Вr- по уравнению:
BrO3- + 5Вr- + 6Н+ ↔ 3Вr2 + 3Н2О
Поэтому этот вариант броматометрии (называемый также бромид-броматометрией) иногда относят к бромометрии, т.е. к методу, основанному на применении стандартного раствора Вr2.
Если органическое вещество медленно взаимодействует с выделяющимся Вr2, к анализируемому раствору прибавляют избыток бромид-броматной смеси и подкисляют; после завершения бромирования избыток Вr2 оттитровывают раствором тиосульфата натрия Na2S2O3 в присутствии KI и крахмала в качестве индикатора или определяют обратным арсенитометрическим методом. Последний основан на окислении AsO2- по схеме:
AsO2- + 3Н2О — 2е ↔ AsO43- + 4H+
Стандартный электродный потенциал реакции — 0,56 В. В этом случае к анализируемому раствору, содержащему свободный бром, добавляют стандартный раствор NaAsO2, избыток которого оттитровывают броматом в присутствии метилового оранжевого или метилового красного. Иногда для определения избытка брома к раствору добавляют избыток KI и оттитровывают выделившийся иод раствором Na2S2O3.
Бромид-броматометрию применяют для определения фенола, крезола, анилина, резорцина, салициловой кислоты, 8-гидроксихинолина, ненасыщенных соединений.
Степень ненасыщенности органических соединений характеризует бромное число - масса брома (в г), присоединяющегося к 100 г органического вещества. Для бромирования применяют растворы Вr2 в воде, а также в органических растворителях - СН3СООН, ССl4 или СНСl3.
Простое вещество бром при нормальных условиях — тяжёлая едкая жидкость красно-бурого цвета с сильным неприятным запахом. Молекула брома двухатомна (формула Br2).
Бром ядовит, при соприкосновении с кожей образуются ожоги. Температура плавления брома −7,2 °C, кипения 58,8 °C, при кипении бром превращается из жидкости в буро-коричневые пары, при вдыхании раздражающие дыхательные пути.
В свободном виде существует в виде двухатомных молекул Br2.
Бром немного, но лучше других галогенов растворим в воде (3,58 г в 100 г воды при 20 °C), раствор называют бромной водой. С большинством органических растворителей бром смешивается во всех отношениях, при этом часто происходит бромирование молекул органических растворителей.
Бром – сильный окислитель.
Вместо брома при определении бромного числа используют также смесь солей КВrО3 и КВr, которые в кислой среде образуют Вr2. После завершения бромирования прибавляют избыток KI и оттитровывают раствором Na2S2O3 иод, выделившийся при взаимодействии с непрореагировавшим Вr2. Рассчитывают по формуле:
бромное число = 0,799(V2 — V1)/a,
где V2 и V1 - объемы (в мл) 0,1 н. раствора Na2S2O3, пошедшие на титрование соответственно в холостом опыте и в опыте с пробой, а - навеска вещества (в г). Иногда бромное число определяют кулонометрическим титрованием. Ошибки возможны при неполном присоединении Вr2 (например, вследствие пространственных затруднений при анализе олефинов разветвленного строения) или при побочных реакциях замещения. В последнем случае вводят поправку, определяя количество образовавшихся ионов Вr-.
Бромное число служит, в частности, для оценки количества ненасыщенных примесей в насыщенных полимерах.
3. Соединения иода и иод
На реакции со стандартным электродным потенциалом + 0,5355 В:
I3- + 2е = 3I-
основан титриметрический метод определения окислителей и восстановителей - иодометрия (от иод и греч. metreo - измеряю). Ион I3- образуется при растворении I2 в воде в присутствии KI.
Простое вещество иод при нормальных условиях — кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском, легко образует фиолетовые пары, обладающие резким запахом. Молекула вещества двухатомна (формула I2).
Иод при обычных условиях — твердое чёрно-серое вещество с металлическим блеском и специфическим запахом. Растворы иода в неполярных органических растворителях, например в бензоле также имеют фиолетовый цвет — в отличие от бурого раствора в полярном спирте. Иод слабо растворяется в воде (0,28 г/л), лучше растворяется в водных растворах иодидов щелочных металлов с образованием трииодидов (например, трииодид калия):
При нагревании при атмосферном давлении иод сублимируется (возгоняется), превращаясь в пары фиолетового цвета; при охлаждении пары иода кристаллизуются, минуя жидкое состояние. Этим пользуются на практике для очистки иода от нелетучих примесей.
Химически иод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем бром.
Иод является окислителем менее сильным, чем бром. Na2S2O3 и другие восстановители восстанавливают его до иона I−:
Иодид калия KI — калиевая соль иодоводородной кислоты. Бесцветная кристаллическая соль, широко используемая в качестве источника иодид-ионов. Менее гигроскопична, чем иодид натрия. На свету или при нагревании на воздухе желтеет из-за окисления кислородом воздуха иодид-ионов до элементарного иода.
Бесцветные кристаллы с кубической кристаллической решеткой (рисунок 2). Растворимость 144,5 г в 100 г H2O при 20 °C и 209 г при 100 °C.
Иодид калия является мягким восстановителем.
Рисунок 2 – Кристаллическая решетка иодида калия
Восстановители определяют прямым титрованием раствором I2 в присутствии избытка KI (этот метод часто называют иодиметрией), окислители - косвенным методом по количеству иода, образовавшегося при их взаимодействии с KI. Иодометрией называют также метод установления концентрации ионов Н+ по количеству иода, выделившегося в реакции:
IO3- + 5I- + 6Н+ = 3I2 + 3Н2О
Иод оттитровывают, как правило, раствором Na2S2O3. Конечную точку титрования обнаруживают визуально по появлению или исчезновению окраски иода (иногда в слое органического растворителя), с помощью индикаторов, а также потенциометрически, амперометрически или другими методами. В качестве индикаторов используют обычно крахмал, реже - кумарин, производные α-пирона и др. Основные источники погрешностей в иодометрии - летучесть иода, окисление ионов I- кислородом воздуха с образованием I2, разложение Na2S2O3 в сильнокислой среде, нарушение стехиометрии реакции I3- с Na2S2O3 в щелочной среде. Прямая иодометрия применяется для определения аскорбиновой кислоты.
4. Тиосульфат натрия
Тиосульфат натрия — Na2S2O3 или Na2SO3S, соль натрия и тиосерной кислоты (рисунок 3), образует кристаллогидрат Na2S2O3·5H2O.
Рисунок 3 – Кристаллическая решетка тиосульфата натрия Na2S2O3