Для выделения, очистки, анализа и идентификации органических соединений используют химические и физико-химические методы исследования. Конечным результатом этих исследований является установление структуры и свойств органических соединений. Многие из используемых в органической химии методов являются универсальными, применяемыми в разных областях химии. С некоторыми из них вы уже познакомились в курсе химии основной школы.
Зачем необходимо очищать вещества? Какие методы очистки веществ вам известны?
Что такое смесь и чем она отличается от химического соединения? Какие вы знаете способы разделения смесей и как практически очистить вещество?
Что такое идентификация веществ? Приведите примеры её практического осуществления.
Для исследования органических веществ и получения точных данных относительно их строения и свойств прежде всего необходимо их очистить.
1. Для очистки органических соединений используются уже известные вам традиционные методы
Отстаивание и фильтрация.
Перегонка (дистилляция) — способ, основанный на разных температурах кипения в системе: жидкость → пар (испарение) → жидкость (конденсация). Современные устройства для перегонки — ректификационные колонки, позволяющие разделять вещества, температура кипения которых отличается всего лишь на несколько градусов.
Возгонка — метод, при котором используется способность ряда веществ переходить из твёрдого состояния в парообразное, минуя жидкое. Этот эффективный способ очистки применяют в органической химии крайне редко.
Кристаллизация и перекристаллизация — способы очистки, основанные на растворимости и температурах кипения и плавления веществ: твёрдая фаза → жидкость (растворение) —> твёрдая фаза (выпаривание и кристаллизация).
Экстракция основана на разделении веществ путём распределения их между не- смешивающимися жидкостями в делительной воронке, куда помещают водный раствор органического вещества и малополярные органические растворители (эфир, бензол и др.). При встряхивании делительной воронки с растворами органическое вещество из водного слоя переходит в слой органического растворителя. Таким образом отделяют органические вещества от неорганических, а последние — друг от друга. В научных лабораториях и на заводах существуют автоматические приборы для проведения многократной и сложной экстракции.
Хроматография — распространённый метод очистки веществ в органической химии, основан на различиях адсорбционных свойств веществ, т. е. на различной поглощаемости компонентов смеси определённым веществом — адсорбентом. Основы этого метода заложил русский ученый М.С. Цвет (1903). Существуют различные виды хроматографии, широко применяемые в лабораториях и на производствах. Для проведения хроматографии используют разные установки. В наиболее наглядном и простом виде этот процесс проходит в хроматографической колонке и в тонком слое сорбента (рис. 14, а, б). С помощью хроматографии можно разделять и идентифицировать жидкие и газовые смеси, что бывает невозможно сделать другими методами. В лаборатории используют также хроматографию на бумаге, с помощью которой разделяют и идентифицируют малые количества веществ (рис. 14, в).
Все описанные выше методы используются и для идентификации, и для очистки органических веществ как в лаборатории, так и в промышленности.
Зачем необходимо очищать вещества? Какие методы очистки веществ вам известны?
