Σύσταση οργανικών ενώσεων

Η ποιοτική στοιχειακή ανάλυση μιας ένωης επιτρέπει την ανίχνευση της παρουίας ή απουσιας διαφόρων χημικών στοιχείων στην ένωση.

Η ποσοτική στοιχειακή ανάλυση μιας ένωης επιτρέπει τον προσδιορισμό της αναλογίας των ανιχνευμένων στοιχείων στην ένωση.

Είναι προφανές ότι της όποιας στοιχειακής ανάλυσης προηγείται η απομόνωση της ένωσης κσι καθαρισμός του δείγματος από την παρουσία κάθε ξένου σώματος, για την αποφυγή λαθών.

Επίσης η ποιοτική στοιχειακή ανάλυση προηγείται της ποσοτικής. Αρχίζουμε πάντα από τα πιο συνηθισμένα, ως προς την παρουσία τους στις οργανικές ενώσεις, χημικά στοιχεία.

Άνθρακας

Η ποιοτική στοιχειακή ανάλυση μιας ένωης ως προς C, ουσιαστικά πιστοποιεί αν πράγματι έχουμε οργανική ένωση, αφού η απουσία του συνεπάγεται ότι η ένωσή μας είναι ανόργανη.

Συνήθως γίνεται με οξείδωση δείγματος της ένωσης με CuO. Το CO₂ που ανμένεται να παραχθεί διοχετεύεται σε μια παγίδα, δηλαδή ένα διάλυμα
Ba(OH)₂ ή Ca(OH)₂. Οι αντιδράσεις που πραγματοποιούνται, αν το δείγμα περιέχει C είναι οι ακόλουθες:

$C+2CuO{\xrightarrow {\triangle }}2Cu+CO_{2}$
$CO_{2}+Ba{\begin{pmatrix}OH\end{pmatrix}}_{2}{\xrightarrow {}}BaCO_{3}\downarrow +H_{2}O$
ή
$CO_{2}+Ca{\begin{pmatrix}OH\end{pmatrix}}_{2}{\xrightarrow {}}CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O$

Τα BaCO₃ ή CaCO₃ εμφανίζονται στα διαλύματα-παγίδες ως λευκά ιζήματα, δηλαδή ένα θόλωμα που πέφτει σταδιακά ως σκόνη στον πυθμένα.

Η ποσοτική στοιχειακή ανάλυση μιας ένωης ως προς C γίνεται με παρόμοιο τρόπο: Το προζυγιμένο, δηλαδή αφού πρώτα ζυγιστεί και καταγραφεί το βάρος του, δείγμα της ένωσης και πάλι οξειδώνται με CuO. Η διαφορά είναι στην παγίδα. Χρησιμοποιείται διάλυμα KOH. Έτσι το Το CO₂ δεσμεύεται ποσοτικά ως K₂CO₃, σύμφωνα με την ακ΄λουθη αντίδραση:

$CO_{2}+2KOH{\xrightarrow {}}K_{2}CO_{3}+H_{2}O$

Το διάλυμα-παγίδα παραμένει διαυγές, γιατί το K₂CO₃ είναι ευδιαλυτο στο νερό και όχι δυσδιάυτο όπως τα BaCO₃ και CaCO₃ . Όμως τη ζυγίζουε ξανά και η διαφορά (αύξηση) βάρους της αντιστοιχεί ευθέως στο βάρος του CO₂ που πήραμε οξειδώνοντας τον C του δείγματος της ένωσης και επομένως απευθειας αναλογο (~12/44) με την ποσότητα του C στο προυγιαμένο δείγμα της και άρα μπορούμε πλέον να υπολογίσουμε το ποσοστό C που περιέχει η ένωση. Παραδείγματα σύστασης οργανικών ενώσεων

Υδρογόνο

Η στοιχειακή ανάλυση του υδρογόνου, στοιχείου δεύτερου σε συχνότητα συμμετοχής σε οργανικές ενώσεις, γίνεται πρακτικά μαζί με αυτήν του C. Το δείγμα της ένωσης και πάλι οξειδώνται με CuO, οπότε το τυχόν υδρογόνο που περιέχει μετατρέπεται σε H₂O. Αυτό εμφανίεται με την μορφή σταγονιδίων σε ψυχρά μέρη των σωληνόσεων που οδηγούν τα υπόλοιπα. Η αντίδραση απεικονίζεται ως εξής:

$2H+CuO{\xrightarrow {\triangle }}CuO+H_{2}O$

Ο ποσοτικός υπολογισμός του παραγόμενου H₂O, που είναι ανάλογος με το ποσοστό του Η σε προζυγισμένο δείγμα ένωσης, γίνεται με διαβίβαση των παραγόμενων από την καύση αερίων μέσα από αφυδατικό σωλήνα, δηλαδή σωλήνα που περιέχει προζυγισμένο αφυδατικό μέσο, συνήθως CaCl₂ ή P₂O₅. Παραδείγματα σύστασης οργανικών ενώσεων

Άζωτo

Η στοιχειακή ποιοτική ανάλυση αζώτου σε δείγματα οργανικών ενώσεων γίνεται συνήθως με θέρμσνση του δείγματος μαζί με περίσσεια μεταλλικού καλίου. Έτσι, αν το δείγμα περιέχει άζωτο σχηματίζεται KCN. Αυτό το διαλύουμε σε νερό και προσθέτουμε KOH και FeSO₄, οπότε σχηματίζεται η σύμπλοκη ένωση K₄[Fe(CN)₆]. Τέλος, προστίθεται FeCl₃, χρωματίζοντας σε χαρακτηριστικό μπλε το διάλυμα, αφού σχηματίζεται Fe₄[Fe(CN)₆]₃, το "κυανούν του Βερολίνου", όπως αποκαλείται. Οι παραπάνω αντιδράσεις περιγράφονται από τις παρακάτω στοιχειομετρικές εξισώσεις:

$K+C+N{\xrightarrow {\triangle }}KCN$

$6KCN+FeSO_{4}{\xrightarrow {}}K_{4}{\begin{bmatrix}Fe{\begin{pmatrix}CN\end{pmatrix}}_{6}\end{bmatrix}}+K_{2}SO_{4}$

$3K_{4}{\begin{bmatrix}Fe{\begin{pmatrix}CN\end{pmatrix}}_{6}\end{bmatrix}}+4FeCl_{3}{\xrightarrow {}}Fe_{4}{\begin{bmatrix}Fe{\begin{pmatrix}CN\end{pmatrix}}_{6}\end{bmatrix}}_{3}+12KCl$

Η στοιχειακή ποσοτική ανάλυση αζώτου σε δείγματα οργανικών ενώσεων γίνεται συνήθως με τη μέθοδο Dumas. Το δείγμα οξειδώνεται με CuO, όπως στις περιπτώσεις ανάλυσης C και Η, αφού όμως πρώτα απομακρυνθεί ο ατγμοσφαιρικός αέρας από τις σωληνώσεις με διοχέτευση ρεύματος CO₂. Παράγονται οξείδια του αζλωτου, που όμως ανάγονται σε στοιχειακό άζωτο (N₂) από το Cu. Το N₂ που παράγεται συλλέγεται σε βαθμολογημένο σωλήνα (αζωτόμετρο), πάνω από διάλυμα KOH, για την κατακράτηση του CO₂. Από τον όγκο του N₂ στι αζωτόμετρο υπολογίζεται η περιεκτικότητα του δείγματος σε N. Παραδείγματα σύστασης οργανικών ενώσεων

• (άρθρο υπό διαμόρφωση)
• Επιστροφή στο Τμήμα Χημείας.