INTERNET IZO Prosem B 2012-13.pdf

Opracowanie: JolantaJaroszewskaManaj

PROSEMINARIA:

METODY IDENTYFIKACJI ZWI Ą ZKÓW ORGANICZNYCH (15 godz.)

Celem proseminariów jest zapoznanie studentów z metodami stosowanymi przy identyfikacji, ustalaniu struktury oraz

oznaczaniu czysto ś ci zwi ą zków organicznych.

Zagadnienia proseminaryjne:

1. Identyfikacja zwi ą zków metodami chemicznymi

1.1.Analiza chemiczna zwi ą zku organicznego

- grupy rozpuszczalno ś ci

- identyfikacja grup funkcyjnych

- identyfikacja za pomoc ą pochodnych krystalicznych

1.2.Rozdzielanie mieszanin zwi ą zków organicznych metodami klasycznymi

2.Metody chromatograficzne

-chromatografia gazowa

-chromatografia cieczowa (kolumnowa, HPLC)

-chromatografia cienkowarstwowa TLC

3.Metody spektroskopowe badania zwi ą zków organicznych

-spektroskopia w ultrafiolecie i ś wietle widzialnym (UV VIS)

-spektroskopia w podczerwieni

-spektroskopia magnetycznego rezonansu j ą drowego 1 H NMR, 13 C NMR

-spektrometria masowa

PRZYKŁADY ZADA Ń

Seminarium Identyfikacja zwi Ą zków organicznych

Przegl ą d reakcji identyfikuj ą cych zwi ą zki organiczne (patrz materiały do pracowni – ć wiczenie 1)

1. Zaproponuj metody chemiczne, które pozwol ą rozró ż ni ć nast ę puj ą ce zwi ą zki:

a) 1-bromopenten, bromobenzen, bromek tert-butylu, bromek acetylu

b) m-toluidyna, N,N-dimetylo-p-toluidyna, p-bromobenzyloamina, N-metylocykloheksyloamina

c) butan-1-ol, butan-2-ol, tert-butanol

d) chlorowodorek aniliny, acetanilid, kwas aminooctowy, p-chloroanilina

e) acetofenon, benzaldehyd, fenol, kwas benzoesowy

f) benzen, cykloheksen, metylocykloheksan

g) pentanol, chlorek propionylu, ma ś lan izopropylu

h) kwas salicylowy, kwas m-chlorobenzoesowy, p-chlorofenol

2. (D) Zaproponuj pochodne krystaliczne dla zwi ą zków z punktów: b, c, e,

Przedstaw odpowiednie równania reakcji.

(D) – zadania dodatkowe

JJM

Opracowanie: JolantaJaroszewskaManaj

Seminarium: Mieszaniny

1. Podaj najprostszy sposób rozdzielenia mieszanin:

a) cyklopentanu (c., tw 50 0 ,nr W,

A, E)

i cyklopentanolu (tt -19 0 ; tw 140-142 0 , ol., tr.W, r.A,E);

b) p-toluidyny (tt 45 0 , tw 200.5 0 ; 0.75 20 W, 1.3 80 W, 238 20 A, łr E)

i N-acetylo-p-toluidyny (tt 153 0 , tw 305 0 ; kryst., 0.10 20 W, łr gor.W,

4.5 20 A, łr E,Oct)

2. Jak rozdzieli ć mieszaniny, wykorzystuj ą c wła ś ciwo ś ci chemiczne składników:

a) fenol i alkohol benzylowy;

b) chlorobenzen, o-aminofenol i o-chlorofenol;

Zapisz równania reakcji.

3. Jak, stosuj ą c destylacj ę z par ą wodn ą rozdzieli ć mieszanin ę zawieraj ą c ą a)anilin ę , m-chlorofenol i kwas benzoesowy,

b) izomery orto i para -nitrofenol

Przedstaw równania reakcji.

4. Podaj sposób rozdzielenia mieszaniny nast ę puj ą cych zwi ą zków:

N-acetylo-p-anizydyna, p-chloroanilina, chlorowodorek aniliny, p-chlorofenol

Przedstaw odpowiednie schematy reakcji.

5. W wyniku działania jodkiem etylu na amoniak otrzymano mieszanin ę produktów. Zaproponuj metod ę ich

rozdzielenia.

6. Aldehyd toluilowy poddano reakcji Cannizzaro.

Jak rozdzieli ć produkty znajduj ą ce si ę w alkalicznej mieszaninie poreakcyjnej?

Zaproponuj pochodne krystaliczne dla substratu i produktów.

Przedstaw równania wszystkich reakcji.

7. Mieszanin ę czterech zwi ą zków: ArOR, ArNH 2 , ArNR 2 , ArCOOH rozpuszczono w eterze i ekstrahowano 10%

roztworem HCl.

Które zwi ą zki przeszły do warstwy wodnej? Jak rozdzieli ć wszystkie zwi ą zki?

Jak je jednoznacznie zidentyfikowa ć ?

Zapisz równania reakcji.

8. Rozszyfruj charakterystyk ę substancji M,N,P :

M : 10.0 15 E, 2.5 15 W;

N : 5.0 15 W; 15.0 15 Chl;

P : 3.1 15 W; 46.5 15 B

Czy w powy ż szym przykładzie wystarczy jednokrotne wytrz ą sanie by ilo ś ciowo przenie ść zwi ą zek M, ( N, P ) z wody

do rozpuszczalnika organicznego?

Na podstawie podanych warto ś ci rozpuszczalno ś ci dla substancji M, ( N, P ) oszacuj stałe podziału k.

9. (D) Mieszanin ę czterech zwi ą zków: t -Bu-NH 2 , t -Bu-OH, p-CH 3 -C 6 H 4 OH, p-CH 3 -C 6 H 4 COOH

rozpuszczono w eterze i ekstrahowano 10% roztworem NaOH.

Podaj nazwy zwi ą zków. Które z nich przeszły do warstwy wodnej?

Jak rozdzieli ć wszystkie zwi ą zki?

Jak je jednoznacznie zidentyfikowa ć ?

Przedstaw schematy reakcji

10 . (D) Produkt otrzymany w wyniku redukcji chloronitrobenzenu (Sn/HCl) jest zanieczyszczony substratem.

Zaproponuj sposób rozdzielenia tych dwóch zwi ą zków.

Jakie pochodne krystaliczne pomog ą w identyfikacji substratu i produktu.

Przedstaw równania wszystkich reakcji.

JJM

Opracowanie: JolantaJaroszewskaManaj

Seminarium Chromatografia

1. Oblicz warto ść Rf je ś li wiadomo ż e:

a) eluent pow ę drował na wysoko ść 8cm, za ś plamka zwi ą zku znalazła si ę 2cm od startu;

b) odległo ść od startu do plamki wynosi 4cm i od plamki do czoła te ż 4cm

c) odległo ść od startu do czoła wynosi 10cm, a od plamki do czoła 2cm.

2. Dwie substancje A i B naniesiono na płytk ę i rozwini ę to dichlorometanem otrzymuj ą c wynik przedstawiony na rys.1.

A B

Rys.1

- Podaj warto ść Rf zwi ą zku B.

- Narysuj oczekiwany wynik chromatografii przy zastosowaniu heksanu do rozwijania.

- Narysuj oczekiwany wynik gdy eluentem jest mieszanina heksan:dichlorometan 1:1

- Jak b ę dzie wygl ą dał chromatogram, gdy obie substancje zostan ą naniesione w jedno miejsce, a do rozwijania

u ż yje si ę dichlorometanu?

Chromatografowane substancje to a) naftalen i 2-naftol.

- Wska ż , która z nich stanowi zwi ą zek A, a która B.

3. Trzy substancje A, B i C oraz mieszanin ę M składaj ą c ą si ę z dwóch zwi ą zków naniesiono na płytk ę pokryt ą

silika ż elem, nast ę pnie rozwini ę to chloroformem, otrzymuj ą c wynik przedstawiony na rysunku – płytka 1.

Na tej podstawie oblicz warto ś ci Rf (chloroform/silika ż el) dla zwi ą zków znajduj ą cych si ę w mieszaninie M.

Na płytce 2 przedstawiony jest wynik chromatografii mieszaniny M przy zastosowaniu heksanu do rozwijania.

Oblicz warto ś ci Rf składników w tym układzie chromatograficznym.

Narysuj (płytka 3) prawdopodobny chromatogram mieszaniny M rozwijany w układzie heksan : aceton (1 : 1).

Oszacuj warto ś ci Rf składników.

Płytka 1 Płytka 2 Płytka 3

Linia frontu

Linia startu

A B C M M

4. Na podstawie wyników chromatografii TLC przedstawionych w zadaniu 3. okre ś l, któr ą z substancji A, B, C stanowi

kwas m-chlorobenzoesowy, któr ą o-aminofenol, a któr ą 2-metylonaftalen.

Wytłumacz swój wybór.

Narysuj wzory tych zwi ą zków.

Zaproponuj schemat rozdziału tych zwi ą zków metod ą ekstrakcji.

JJM

Opracowanie: JolantaJaroszewskaManaj

5. Uszereguj zwi ą zki wg łatwo ś ci z jak ą ulegaj ą wymyciu z kolumny z ż elem krzemionkowym:

a) p-nitrotoluen, p-nitrobenzoesan fenylu, kwas p-nitrofenylooctowy

b) p-dibromobenzen, p-toluidyna, p-fenylenodiamina

6. Uszereguj wymienione rozpuszczalniki wg wzrastaj ą cej zdolno ś ci eluowania zaadsorbowanych zwi ą zków z kolumny

wypełnionej silika ż elem

a) octan etylu, eter naftowy, etanol, woda

b) cykloheksan, kwas octowy, chloroform, benzen

7. W wyniku analizy mieszaniny zwi ą zków metod ą TLC otrzymano nast ę puj ą ce warto ś ci Rf :

a) ż el krzemionkowy

Zwi ą zek

heksan

octan etylu

0.55

0.75

0.15

0.65

b) ż el krzemionkowy tlenek glinu

Zwi ą zek

eter naftowy

octan etylu

Zwi ą zek

metanol

0.10

0.60

0.55

0.40

0.75

0.60

0.45

0.80

0.90

Na ich podstawie zaproponuj najlepsze warunki rozdziału tych zwi ą zków metod ą chromatografii kolumnowej.

8. Za pomoc ą chromatografii gazowej analizowano trzy alkohole: pentanol, butanol, izobutanol

Narysuj wzory zwi ą zków i przypisz ka ż demu wła ś ciw ą temperatur ę wrzenia: 108 o , 118 o , 137 o C

I II III

Wska ż na chromatogramie wła ś ciwe sygnały odpowiadaj ą ce poszczególnym alkoholom:

9. (D) Któr ą witamin ę K 1 (Rf=0.78), K 3 (Rf=0.45), K 4 (Rf=0.10) najłatwiej, a któr ą najtrudniej wymy ć z

kolumny wypełnionej silika ż elem przy zastosowaniu mieszaniny cykloheksanu i eteru naftowego? Wytłumacz swój

wybór. Wyja ś nij ró ż nice w warto ś ciach Rf (układ TLC, płytki pokryte ż elem krzemionkowym; eluent – cykloheksan :

eter naftowy 1:2)

CH 3

K 1

K 4

K 3

(Rf=0.78) (Rf=0.45) (Rf=0.10)

10. (D) W wyniku ozonolizy zwi ą zku C 13 H 24 otrzymano mieszanin ę heptanalu (tw154-6) i cykloheksanonu (tw156).

Podaj prawdopodobny wzór zwi ą zku X.

Jak ą metod ą najłatwiej rozdzieli ć mieszanin ę produktów?

Napisz schematy reakcji testowych, które pozwol ą zidentyfikowa ć substrat i produkty.

JJM

Opracowanie: JolantaJaroszewskaManaj

11. Mieszanin ę toluenu (tw.110 o C) i butan-1-olu (tw. 118 o C) badano metod ą chromatografii gazowej. Mieszanina

zawiera trzy cz ęś ci butanolu i jedn ą toluenu. Otrzymano nast ę puj ą cy chromatogram:

a) Jaka kolumna została u ż yta: polarna czy niepolarna?

b) Jak b ę dzie wygl ą dał chromatogram, gdy mieszanin ę przygotuje si ę z jednej cz ęś ci butanolu i trzech cz ęś ci toluenu,

a analiza b ę dzie wykonana na tej samej kolumnie?

c) Jak b ę dzie wygl ą dał chromatogram pocz ą tkowej mieszaniny (3cz ęś ci butanolu i jedna cz ęść toluenu), analizowanej na

kolumnie ..............?

12. Przedstaw schematycznie chromatogram GC (a) na kolumnie niepolarnej; (b) na kolumnie polarnej, dla

mieszaniny zawieraj ą cej równe obj ę to ś ci nast ę puj ą cych zwi ą zków: 2,4-dimetylopentanu (tw.80 o C), n-propanolu

(tw.97 o C); n-heptanu (tw.98 o C) (1:1:1)

13. (D) W wyniku ogrzewania ze st ęż onym roztworem kwasu bromowodorowego alkohol neopentylowy

(2,2-dimetylopropanol, tw.113 o C) dał oprócz I-rz ę dowego bromku neopentylu (tw.105 o C) jeszcze dwa produkty

A (tw. 109 o C) i B (tw. 38 o C). Mieszanin ę poreakcyjn ą badano metod ą chromatografii gazowej. Na chromatogramie

oprócz pików produktów stwierdzono obecno ść piku substratu.

Przedstaw schemat reakcji.

Naszkicuj chromatogram jaki otrzymano stosuj ą c kolumn ę z wypełnieniem polarnym

Wyja ś nij swoj ą propozycj ę .

14. (D) Jak ą metod ą zidentyfikowa ć znajduj ą ce si ę w mieszaninie:

a) izomeryczne pentany i heksany;

b) izomeryczne nitroaniliny;

c) a-aminokwasy

Wyja ś nij wybór metody.

15. (D) Jakie zmiany w chromatogramie GC wywoła:

- podwy ż szenie temperatury kolumny,

- podwy ż szenie ci ś nienia gazu no ś nego

- skrócenie kolumny

16. (D) Chromatografia kolumnowa cieczowa.

Jak, z zastosowaniem wypełnienia jonowymiennego, rozdzieli ć

kwas chinaldynowy od jego pochodnej – estru

etylowego.

17. (D) Chromatografia kolumnowa cieczowa.

Zaproponuj sposób rozdziału (wypełnienie kolumny, eluenty) aminokwasów: glicyny i histydyny .

JJM

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: