Tài liệu phục vụ cho nhu cầu học tập môn Hóa học các hợp chất cao phân tử. Gồm các bài thí nghiệm bổ ích: Phát hiện Nito, Lưu Huỳnh, Halogen, Flo, Silic, Photpho và các hợp chất hữu cơ như Phenol, Ure, Anilin, Andehit....
Trang 1§ç thÞ loan Ph¹m m¹nh th¶o
ThÝ nghiÖm ho¸ polime
Hµ néi 2002
Trang 2lời nói đầu
Để đáp ứng yêu cầu học tập môn Hoá học các hợp chất cao phân tử, chúng tôi biên soạn tài liệu này nhằm giúp học viên thực hành các bài thí nghiệm để củng cố phần lý thuyết đã đ-ợc học
Trang 3mục lục
Trang
1.Khái niệm về hợp chất cao phân tử và polime 7
2 Điều kiệnđể các monome tham gia phản ứng tổng hợp polime 8
4 Phân tử l-ợng trung bình và độ trùng hợp của polime 9
II Các loại phản ứng cơ bản tổng hợp polime 10
Bài 2 Phân tích định tính các hợp chất hữu cơ và các nhóm chức
Trang 45 Ph¸t hiÖn fomandehit 26
6 Ph¸t hiÖn axit axetic vµ c¸c axetat 28
Bµi 7 Ph¶n øng trïng ng-ng andehit phtalic víi glixerin 48
Trang 5Phần I lí thuyết chung
I Hợp chất cao phân tử và polime
1 Khái niệm về hợp chất cao phân tử và polime
Hợp chất cao phân tử là những hợp chất có kích th-ớc lớn, khối l-ợng phân tử cao, cấu tạo phức tạp Giới hạn nhỏ nhất về giá trị phân tử l-ợng của hợp chất cao phân tử khó xác định một cách chính xác Ng-ời ta cho rằng giới hạn này khoảng 10.000 đvC Bởi vì từ giới hạn đó hợp chất có những tính chất đặc tr-ng: độ bền cơ học, tính đàn hồi, tính dẻo, độ nhớt cao phân biệt một cách rõ rệt với các hợp chất thấp phân tử
Những hợp chất cao phân tử có khối l-ợng phân tử lớn, cấu tạo phức tạp, không lặp đi lặp lại những đơn vị cấu tạo cơ bản thì không gọi là polime Polime đ-ợc cấu tạo từ các nhóm nguyên tử lặp đi lặp lại Các nhóm này
đ-ợc gọi là các mắt xích (mer) của polime
Hợp chất thấp phân tử dùng để tổng hợp polime th-ờng gọi là monome
Ví dụ: -polime trùng hợp:
nCH2 = CH2 to,P,xt ( -CH2-CH2 - )n monome polime -polime trùng ng-ng:
nHO-(CH2)x – COOH (-O-(CH2)x-CO-)n
n – hệ số trùng hợp (trùng ng-ng)
Sản phẩm của phản ứng đồng trùng hợp gọi là copolime
Comonome là monome có thể tự trùng hợp với nhau hoặc với monome khác Come là monome không có khả năng tự trùng hợp với nhau mà chỉ có thể trùng hợp với monome khác
Trang 62 Điều kiện để các monome tham gia phản ứng tổng hợp polime
Điều kiện của các monome trong tổng hợp polime là chúng phải có độ chức lớn hơn hoặc bằng hai
Độ chức là tất cả những nguyên tử, nhóm nguyên tử hoặc số liên kết có trong một phân tử monome có khả năng tham gia phản ứng tổng hợp polime
Đối với các nhóm chức thông th-ờng độ chức bằng số nhóm chức đó
Ví dụ: etylen glicol, axit adipic và hexametylen điamin là những
monome có độ chức bằng 2, glixerin có độ chức bằng 3
Đối với liên kết đôi hoặc ba trong phân tử thì hợp chất có một liên kết
đôi có độ chức bằng 2, hợp chất có 1 liên kết ba có độ chức bằng 4 Bởi vì khi
đứt 1 liên kết đôi hợp chất đó có hóa trị 2, khi đứt 1 liên kết ba thì hợp chất
có hóa trị 4
T-ơng tự nh- vậy nếu hợp chất có 2 liên kết đôi thì sẽ có độ chức bằng 4 khi cả 2 liên kết đôi bị đứt Đối với những hợp chất chứa các nguyên tử linh
động trong phân tử thì độ chức bằng số nguyên tử linh động có trong 1 phân
tử hợp chất Chẳng hạn phenol có 2 nguyên tử hiđro linh động ở vị trí octo
và 1 nguyên tử hiđro linh động ở vị trí para nên có độ chức bằng 3 Còn O-crezol có 1 nguyên tử hiđro linh động ở vị trí para và 1 ở vị trí octo nên nó có độ chức bằng 2
Ngoài điều kiện bắt buộc về độ chức đã nêu thì để tổng hợp polime có kết quả, điều cần thiết là phải đảm bảo các điều kiện về nhiệt động và
động học phản ứng
3 Cấu trúc không gian của polime
Cấu trúc không gian của polime ảnh h-ởng nhiều đến các tính chất cơ lý
và hóa học của polime Các polime có thể có các cấu trúc sau:
Trang 7Khi trong mạch polime có nguyên tử cácbon bất đối (C*) thì phụ thuộc vào vị trí không gian của nhóm chức (X) mà ng-ời ta đ-a ra 3 loại cấu trúc lập thể của polime sau:
-Polime izotactic: ở polime izotactic tất cả các nhóm thế ở các nguyên
tử các bon bất đối trong mạch đều nằm về một phía của mặt phẳng mạch
-Polime syndiotactic: các nhóm thế đ-ợc sắp xếp lần l-ợt trật tự trên và
d-ới mặt phẳng của mạch:
-Polime atactic: Các nhóm thế (X) đ-ợc sắp xếp dọc theo mạch một
cách tùy tiện:
4 Phân tử l-ợng trung bình và độ trùng hợp của polime
Đối với các polime phân tử l-ợng không phải là một hằng số đặc tr-ng cho một chất nh- đối với các hợp chất thấp phân tử Trong một l-ợng bất kì của polime đều chứa hỗn hợp các đồng đẳng polime có khối l-ợng phân tử khác nhau Vì vậy cần phải dùng khái niệm phân tử l-ợng trung bình
Để xét toàn diện một polime ngoài việc biết phân tử l-ợng trung bình còn cần biết độ đa phân tán của polime
Độ đa phân tán là đại l-ợng đặc tr-ng cho sự sai lệch giữa khối l-ợng của các đại phân tử trong mẫu và phân tử l-ợng trung bình của polime Các
Trang 8polime có độ đa phân tán càng lớn thì khối l-ợng các đại phân tử càng không khác nhau nhiều
Khi các polime có độ đa phân tán lớn sẽ tồn tại nhiều loại phân tử l-ợng trung bình Ta xét hai loại cơ bản là phân tử l-ợng trung bình số (Mn ) và phân tử l-ợng trung bình trọng (Mr ) Mn đ-ợc biểu diễn bằng công thức:
i i n
1 i i
2 2 n
1 i i
1 1 n
N
N M N
N M N
N M M
n
1 i
i i n
N
N M M
trong đó: N1, N2 Ni – Số l-ợng các đại phân tử có khối l-ợng M1, M2, Mi r
i i
i i i n
1 i
i i
2 2 2 n
1 i
i i
1 1 1 r
M N
M N M M N
M N M M N
M N M M
Ta ký hiệu ri là phần khối l-ợng của các đại phân tử có khối l-ợng Mi:
1 i
i i
i i i
M N
M N r
1 i
i i
M (i 1) Đối với các polime có độ phân tán lớn thì Mn Mr
Đặc tr-ng cho một polime còn có độ trùng hợp (DP) Độ trùng hợp của polime là số mắt xích (mer) có trong một đại phân tử polime Nh- vậy trong polime tổng hợp bằng ph-ơng pháp trùng hợp thì DP là tỉ số giữa khối l-ợng phân tử polime và khối l-ợng phân tử monome
Trang 9Trong polime tổng hợp bằng ph-ơng pháp trùng ng-ng khi tính toán tỉ
số này cần chú ý đến khối l-ợng của các sản phẩm phụ trong phản ứng trùng ng-ng
II Các loại phản ứng cơ bản tổng hợp polime
- Giai đoạn khơi mào: Tạo thành các trung tâm hoạt động
Trang 10Cấu tạo của polime và tốc độ của quá trình trùng hợp mạch phụ thuộc nhiều vào cấu trúc monome nguyên liệu, nồng độ và áp suất của chúng Polime nhận đ-ợc trong quá trình trùng hợp mạch có thành phần giống thành phần monome ban đầu, nh-ng khối l-ợng phân tử lớn hơn nhiều Một dạng cơ bản của phản ứng trùng hợp mạch là phản ứng trùng hợp
Ví dụ: trùng hợp polime poliuretan từ diazoxinat và glicol:
O = C = N-R-N = C = O + H-O-R’-O-H O = C = N-R-NH-CO-O-R’-O-H
C = N-R-NH-CO-O-R’-O-H + O = C = N-R-N-R-N = C = O
O = C = N-R-NH-CO-O-R’-O-CO-NH-R-N = C = 0
O = C = N-R-NH-CO-O-R’-O-CO-NH-R-N = C = O + H-O-R’-OH
O = C = N-R-NH- CO-O-R’-O-CO-NH-R-NH-CO-O-R’-OH
và tiếp tục cho đến khi kết thúc phản ứng
Trang 112 Phản ứng trùng ng-ng
Là quá trình kết hợp các monome thành polime có sinh ra các sản phẩm phụ nh-: H2O, NH3, HCl, ancol Để tham gia phản ứng trùng ng-ng monome phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng với nhau Phản ứng trùng ng-ng có thể phân ra:
-Trùng ng-ng đồng loại: một loại monome có chứa các nhóm chức phản
ứng khác nhau, có thể biểu diễn nh- sau:
nX-R-Y X ( R-z)n-1 R-Y + (n-1)A
-Trùng ng-ng khác loại: phản ứng của ít nhất hai loại monome có thể
biểu diễn theo sơ đồ sau:
nX-R-Y + nY-R’-Y X -(- R-z – R’ -z-)n-1 -R-z-R’-Y +(n-1)A
Trong đó: x, y - các nhóm chức của các monome tham gia phản ứng
z- liên kết tạo thành từ phản ứng giữa các nhóm chức
A - phân tử sản phẩm phụ
Khi monome có 3 nhóm chức có khả năng tham gia phản ứng ta nhận
đ-ợc polime có cấu trúc mạng l-ới không gian
Phản ứng trùng ng-ng là phản ứng thuận nghịch, hằng số cân bằng quyết định quá trình kết thúc phản ứng Vì vậy trong phản ứng trùng ng-ng không xảy ra hiện t-ợng ngắt mạch, nh-ng khối l-ợng các đại phân tử polime vẫn bị hạn chế không phải lớn vô cùng Phản ứng trùng ng-ng có thể kết thúc khi các nhóm chức phản ứng ch-a phản ứng hết
a Phản ứng trùng ng-ng phenol với fomaldehit
Quá trình trùng ng-ng phenol với fomaldehit trong dung dịch n-ớc phụ thuộc mạnh vào loại xúc tác (axít hay bazơ) và tỉ lệ mol giữa các chất phản ứng
Trong cả hai môi tr-ờng axít và bazơ sản phẩm đầu tiên của phản ứng giữa phenol với fomaldehit là dẫn xuất hydroximetyl của phenol;
(I)
Monohidroximetyl
OH+ CH O2
OH
CH OH2
Trang 12Vì phenol là hợp chất đa chức (có hai nguyên tử hiđro linh động ở vị trí
octo và ở vị trí para) nên trong phản ứng với formaldehit ngoài sản phẩm (I)
còn có thể tạo ra các dẫn suất sau:
Trong môi tr-ờng axit khi phản ứng trùng ng-ng đ-ợc thực hiện với nồng độ phenol d- sẽ hạn chế các phản ứng tạo thành các dẫn xuất nhiều nhóm hidroximetyl và tránh t-ơng tác nội phân tử làm giảm độ ổn định của các dẫn xuất hidroximetyl của phenol Từ đó tạo điều kiện thuận lợi để chúng chuyển hóa tiếp tục
Có thể xảy ra ba h-ớng chuyển hóa chính:
1 Phản ứng giữa nhóm hidroximetyl của một phân tử với nguyên tử
hidro ở vòng benzen của một phân tử khác, tạo liên kết metylen và giải phóng n-ớc
2 CH
OH
OH
2HOH C OH CH OH2
2 CH
OH
OH
CH OH2
2 CH
Trang 132 Phản ứng giữa các nhóm của hidroximetyl của hai dẫn xuất tạo thành
liên kết metylen giải phóng fomaldehit và n-ớc:
3 Phản ứng giữa các nhóm hidroximetyl của hai phân tử dẫn xuất tạo
thành liên kết dimetylen ete và giải phóng n-ớc:
Có thể sau đó xảy ra phản ứng tách fomaldehit tạo thành liên kết metylen:
Các phản ứng trên xảy ra nhiều lần kế tiếp tạo thành nhựa cao phân
tử phenol – fomandehit, trong đó các vòng thơm đ-ợc nối với nhau bằng cầu metylen và dimetylen ete
+ Trong môi tr-ờng kiềm (pH > 7), d- fomandehit thì sản phẩm nhận
-H O
2-OH + HOH C
CH2
2_ _ OH _
Trang 14-Nhựa rezol có cấu tạo mạch thẳng nên vẫn hòa tan và nóng chảy đ-ợc Nh-ng nếu tiếp tục đun nóng sẽ xảy ra quá trình trùng ng-ng tiếp các nhóm hydroximetyl có trong rezol tạo thành sản phẩm mạng l-ới không tan và không nóng chảy đ-ợc gọi là rezit
+Trong môi tr-ờng axit và thiếu fomandehit (0,8-0,9 mol fomandehit/1mol phenol) tốc độ phản ứng giữa các nhóm hidroximetyl và phản ứng giữa nhóm hidroximetyl với nguyên tử hiđro của vòng benzen lớn hơn rất nhiều so với tốc độ kết hợp fomaldehit vào vòng thơm Sản phẩm nhận đ-ợc là nhựa novolac, không chứa các nhóm hidroximetyl
với n < 12
Do không chứa các nhóm hidroximetyl nên dù có đun nóng tiếp tục thì nhựa novolac cũng không thể tạo thành sản phẩm mạng l-ới hóa, nên không mất tính tan và tính nóng chảy Nh-ng novolac phản ứng với fomandehit ở nhiệt độ cao tạo thành rezol và có khả năng chuyển hóa tiếp thành rezit làm mất tính tan và tính nóng chảy
b Phản ứng trùng ng-ng của ure với fomandehit
Cơ chế của phản ứng giữa ure với fomandehit phụ thuộc vào môi tr-ờng (phụ thuộc vào xúc tác bazơ hay axít)
+ Môi tr-ờng bazơ: trong môi tr-ờng bazơ phản ứng xảy ra theo cơ chế
sau:
Do tác dụng xúc tác của OH- các anion đ-ợc tạo thành từ ure:
) CH
OH2
OH
OH n
Trang 15C - 0 H
H
C = 0 H
(-)
(-)2
O
22
Trang 16Tốc độ của phản ứng giữa ure và fomandehit phụ thuộc vào pH của môi tr-ờng: ở khoảng pH = 4 8, phản ứng xảy ra chậm nhất Khi pH > 8 hoặc
H2N–CO–NH–CH2OH + (+)CH2OH HOCH2-NH-CO-NH-CH2OH + H+
Dihidroximetyl ure
HOCH2-NH-CO-NH-CH2OH + (+)CH2OH
HOCH2-NH-CO-N(CH2OH)2 + H+
Trihidroximetyl ure
HOCH2-NH-CO-N(CH2OH)2 + (+)CH2OH
(HOCH2)2 N-CO-N(CH2OH)2 + H+
Tetrahidroximetyl ure
Nghiên cứu quá trình trùng ng-ng ure với formaldehit theo tỉ lệ mol hai chất là 1:1 ng-ời ta thấy rằng hoạt tính của nhóm amin trong ure mạnh gấp 2 lần hoạt tính của nhóm này trong phân tử monohidroximetyl ure và gấp 100 lần hoạt tính của nhóm imin trong phân tử dihidroximetyl ure Vì vậy sản phẩm của giai đoạn đầu trùng ng-ng chủ yêu là monohidroximetyl ure và một phần dihidroximetyl ure có cấu trúc mạch thẳng
Các phản ứng tiếp theo của các dẫn xuất hidroximetyl ure trong quá trình trùng ng-ng có thể xảy ra nh- sau:
Trang 171) Tạo thành liên kết metylen trong môi tr-ờng axit:
NH2-CO-NH-CH2OH + H2N-CO-NH-CH2OH
NH2-CO-NH-CH2- HN-CO-NH-CH2OH + H2O
(I)
2) Tạo thành liên kết dimetylen ete:
NH2-CO-NH-CH2OH + HOH2C-NH-CO-NH2
NH2-CO-NH-CH2- O-CH2-NH-CO-NH2 + H2O
-NH-CO-NH-CH2- HN-CO-NH-CH2-HN-CO-NH-CH2-
Sản phẩm của quá trình trùng ng-ng ure với fomandehit trong môi tr-ờng trung tính hoặc axít yếu d- fomandehit có chứa cầu dimetylen ete
theo phản ứng (II)
3) Tạo thành liên kết ankylete trong môi tr-ờng trung tính khi có ankol
và các chất háo n-ớc theo phản ứng
-NH-CH2OH + ROH -NH – CH2OR + H2O (III)
Ng-ời ta th-ờng dùng phản ứng (III) để ankyl hóa các nhóm
hidroximetyl trong nhựa ure- fomandehit Loại ankol sử dụng để ete hóa quyết định tính chất của các nhựa biến tính vì khi khối l-ợng gốc R tăng làm tăng độ mềm dẻo và tính tan của sản phẩm
Trang 18Phần II Các bài thí nghiệm
Bài 1 phân tích định tính các nguyên tử
Phân tích định tính các polime tổng hợp đựa trên các phản ứng đặc tr-ng của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử có trong cấu trúc phân tử của chúng Việc phân loại sơ bộ các polime tổng hợp thành các nhóm chính đ-ợc thực hiện theo các dấu hiệu của sự có mặt trong thành phần của chúng các nguyên tố N, S, P, Zn, Halogen Sau khi phân huỷ polime, các nguyên tố này cho những phản ứng đặc tr-ng cho phép nhận biết chúng
Khuấy mạnh hỗn hợp rồi thêm HCl 10% đến phản ứng axit yếu trên giấy quỳ Khi có mặt KCN (và do đó có nitơ trong polime) lúc đầu dung dịch
có màu xanh lá cây sau đó có kết tủa màu xanh lam Phản ứng xảy ra theo sơ đồ:
2KCN + FeSO4 = Fe(CN)2 + K2SO4Fe(CN)2 + 4KCN = K4[Fe(CN)6] 3K4[Fe(CN)6] + 4FeCl3 = Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl
2 Phát hiện l-u huỳnh
Các poliankylen sunfua, thiocacbamit, sunfophenol và các loại nhựa khác chứa S2- hoặc nhóm -SO3H cho phản ứng định tính l-u huỳnh Khi đun nóng chảy các polime chứa l-u huỳnh với natri kim loại, chúng bị phân huỷ
Trang 19và tạo ra Na2S Phát hiện Na2S nhờ các phản ứng thông th-ờng với ion sunfua
Nung nóng l-ợng bằng nhau của polime và natri kim loại trong ống nghiệm khô trên ngọn lửa đèn khí cho đến khi tạo thành dạng nóng chảy
đồng nhất Nhúng ống nghiệm nóng vào n-ớc cất, ống nghiệm bị nứt vỡ và dạng nóng chảy hoà tan dần vào n-ớc Trong tr-ờng hợp có mặt Na2S thì khi thêm chì axetat sẽ tạo ra kết tủa PbS màu đen
3 Phát hiện halogen
Các hợp chất polime chứa các nguyên tử brom hay iot rất hiếm Phổ biến nhất là các polime chứa clo Polivinylclorua, polivinylidenclorua, nhựa peclovinyl, cao su clopren, policlostiren và các polime chứa clo khác cho phản ứng định tính clo
Ph-ơng pháp 1: Axit hoá một phần dung dịch thu đ-ợc khi phát hiện nitơ
(khi đun nóng chảy mẫu với kali kim loại, xem trang 20) bằng axit HNO310% và thêm vào đó AgNO3 10% Kết tủa dạng bã đậu tách ra chứng tỏ sự có mặt của halogen
Ph-ơng pháp 2: Cho một l-ợng cân khoảng 2 g của polime nghiên cứu vào
ống nghiệm Nút kín ống nghiệm bằng nút cao su có ống thuỷ tinh hình chữ
U cắm xuyên qua Một đầu tự do của ống này nhúng ngập vào dung dịch AgNO3 10% Nung ống nghiệm bằng đèn khí trên l-ới amiăng cho đến khi polime bị phân huỷ hết Kết tủa tạo thành của halogenua bạc chứng tỏ sự có mặt của halogen
Ph-ơng pháp 3: Nung hỗn hợp gồm polime nghiên cứu với 1 g canxi oxit
sạch trong một ống nghiệm cho đến khi có màu đỏ sẫm Cẩn thận nhúng ống nghiệm còn nóng đỏ vào 10 ml n-ớc lạnh trong một cái bát nhỏ Khi ống nghiệm bị nứt vỡ, hoà tan vôi bằng cách thêm từ từ HNO3, sau đó lọc dung dịch và phát hiện halogen bằng AgNO3
4 Phát hiện flo
Cho vào ống nghiệm, đ-ợc cố định thẳng đứng trên giá, một mẩu nat
ri kim loại và một l-ợng nhỏ polime Đun nóng hỗn hợp đến khi nóng chảy hoàn toàn và bắt đầu tách ra hơi natri Thêm một l-ợng nhỏ polime nữa và
Trang 20tiếp tục nung nóng Khi l-ợng polime mới nóng chảy hết lại thêm một l-ợng nhỏ polime nữa và nung cho đến khi đáy ống nghiệm nóng đỏ Để nguội ống nghiệm và thêm vào đó 1 ml r-ợu etilic để hoà tan l-ợng natri kim loại còn d- Sau đó lại đun nóng ống nghiệm và cẩn thận nhúng nó vào 20 ml n-ớc cất Đập vỡ ống nghiệm bằng một cái đũa thuỷ tinh, đun nóng dung dịch đến sôi và lọc N-ớc lọc phải không có màu và tiến hành các thí nghiệm định tính flo nh- sau:
a) Axit hoá một phần dung dịch n-ớc lọc thu đ-ợc ở trên đ-ợc bằng axit axetic, đun đến sôi, làm lạnh và thêm từ 2 5 giọt dung dịch bão hoà CaCl2 Để yên dung dịch trong vài giờ Nếu có mặt flo sẽ xuất hiện kết tủa dạng đông tụ của CaF2
b) Axit hoá khoảng 2 ml dung dịch n-ớc lọc trên bằng axit axetic, đun nóng đến sôi và làm lạnh Lấy một giọt dung dịch này lên băng giấy có tẩm zirconi alizarin Sự xuất hiện vết màu vàng trên nền giấy màu đỏ chứng tỏ
sự có mặt của hợp chất chứa flo (ví dụ tetraflo etylen)
Chuẩn bị giấy thử: Nhúng tờ giấy lọc trong dung dịch điều chế đ-ợc
bằng cách trộn lẫn 3 ml dung dịch alizarin 1% trong r-ợu và 2 ml dung dịch zirconi clorua hoặc zirconi nitrat 0,4 % Giấy lọc chuyển sang màu đỏ và
đ-ợc sấy khô Ngay tr-ớc khi sử dụng cần thấm giấy bằng vài giọt dung dịch axit axetic 50 %
5 Phát hiện silic
Silic trong các polime cơ silic có thể chuyển về axit silicsic theo nhiều phản ứng khác nhau Nhờ đó có thể phát hiện silic bằng các ph-ơng pháp thông th-ờng của phân tích định tính các chất vô cơ
Nấu chảy polime nghiên cứu với cacbonat kim loại kiềm trong chén platin hoặc với hỗn hợp cacbonat và peroxit natri trong chén niken Trộn một phần polime với 5 6 phần dung dịch nóng chảy thu đ-ợc ở trên và nung nóng trong chén, lúc đầu bằng ngọn lửa nhỏ sau đó tăng dần nhiệt độ cho đến khi nhận đ-ợc dạng nóng chảy đồng nhất Xử lý dạng nóng chảy bằng HCl Chuyển dung dịch nhận đ-ợc vào bát sứ và làm bay hơi đến khô Thêm vào bát sứ vài mililit HCl loãng Lọc phần không tan, rửa 1 2 lần bằng n-ớc cất rồi rót lên đó dung dịch metylen xanh 0,1 % trong axit axetic
Trang 2110 % Sau đó lại rửa 1 2 lần nữa bằng n-ớc cất Khi có mặt axit silicsic (chất hấp thụ màu) thì phần không tan trên giấy lọc sẽ có màu xanh lam
Trang 22Bài 2 Phân tích định tính các hợp chất hữu cơ
và các nhóm chức trong sản phẩm phân huỷ
polime
1 Phát hiện phenol
Các polime phenol andehit cho phản ứng định tính phenol
Ph-ơng pháp 1: Cho 5 g polime nghiên cứu vào trong ống nghiệm bằng
thuỷ tinh chịu nhiệt Nút kín miệng ống nghiệm bằng một nút có ống thuỷ tinh hình chữ U Đầu còn lại của ống chữ U cắm ngập vào trong ống nghiệm khác đựng n-ớc cất Nung nóng ống nghiệm chứa polime trên ngọn lửa đèn khí Nhựa bị phân huỷ và sản phẩm phân huỷ bay hơi rồi bị hấp thụ vào n-ớc Phát hiên sự có mặt của phenol trong dung dịch n-ớc bằng một trong các ph-ơng pháp sau:
a) Kiềm hoá dung dịch và thêm vào đó từng giọt muối hydroclorua phenyldiazo Khi có mặt phenol, kết tủa oxiazobenzoat màu đỏ da cam sẽ tách ra
Chuẩn bị dung dịch muối hydroclorua phenyl diazo nh- sau: Thêm dung dịch KNO2 vào dung dịch axit HCl của anilin hydroclorua (tỉ lệ mol của KNO2 và anilin hydroclorua là 1:1)
b) Thêm n-ớc brom vào dung dịch n-ớc thu đ-ợc ở trên Nếu có mặt phenol sẽ có kết tủa tribrom phenol:
c) Thêm dung dịch sắt III clorua vào dung dịch thu đ-ợc ở trên, nếu có
mặt phenol dung dịch sẽ có màu tím
Ph-ơng pháp 2: Cho vào ống nghiệm 1 g anhidrit ftalic, 3 giọt H2SO4 đặc, thêm vào đó khoảng 1 g polime rồi đun nóng cho đến khi thu đ-ợc thể nóng
+ 3HBr3Br2
brbr
br+
Trang 23chảy có màu nâu đậm Làm lạnh thể nóng chảy, pha loãng bằng n-ớc và trung hoà bằng NaOH 10 % Nếu có mặt phenol sẽ xuất hiện màu đỏ đặc tr-ng do tạo thành phenolphtalein:
Nếu màu của nhựa lấn át màu đỏ thì cần pha loãng dung dịch bằng n-ớc Kiểm tra lại bằng cách thêm axit vào dung dịch, màu đỏ phải biến mất
Ph-ơng pháp 3: Nung nóng 1 g polime với 1 ml dung dịch thuốc thử Millon
trong suốt và đun sôi trong khoảng 2 phút Màu đỏ xuất hiện chứng tỏ sự có mặt của phênol
Chuẩn bị thuốc thử Millon: Hoà tan 10 g Hg trong 10 ml HNO3 bốc khói, không đun nóng Sau đó pha loãng dung dịch bằng một l-ợng n-ớc gấp hai lần và lọc để tách kết tủa (nếu có)
2 Phát hiện ure
Nhựa ure andehit cho phản ứng đến ure Để phát hiện ure ng-ời ta tiến hành thuỷ phân nhựa bằng NaOH khi đun nóng
Ph-ơng pháp 1: Cho khoảng 1 g polime đã đ-ợc nghiền nhỏ thành bột vào
một ống nghiệm thuỷ tinh chịu nhiệt Thêm vào đó 5 ml dung dịch NaOH 30% và nối ống nghiệm với một bình đựng HCl qua một ống nhánh Khi đun nóng ống nghiệm, do sự phân huỷ các mắt xích ure của polime làm tách ra amoniăc và metylamin, chúng đ-ợc hấp thụ bằng HCl Phần lớn polime sẽ bị hoà tan Khi làm bay hơi dung dịch HCl trên bếp cách thuỷ thu đ-ợc kết tủa Chiết metylamin hidroclorua bằng cồn etilic tuyệt đối và nhận biết nó theo nhiệt độ nóng chảy
oh
+ 2
+ 2h2o
Trang 24Ph-ơng pháp 2: Đun nóng 1 g polime với 5 ml dung dịch natri nitrit trong
HCl loãng Trong điều kiện này sự phân huỷ mắt xích ure tạo thành nitơ và dioxit cacbon:
N2 và CO2 tạo thành đ-ợc phát hiện bằng các ph-ơng pháp thông th-ờng
Ph-ơng pháp 3: Nấu chảy mẫu polime trong ống nghiệm và nung nóng cho
phân huỷ Làm lạnh sản phẩm và xử lý bằng n-ớc rồi lọc Dung dịch n-ớc lọc đ-ợc kiềm hoá bằng dung dịch NaOH và thêm vào đó 1 2 giọt dung dịch loãng của đồng sun phát Khi có mặt ure sẽ quan sát thấy màu đỏ tím
Ph-ơng pháp 1: Lấy 1 ml dung dịch trên vào ống nghiệm, cho vào đó 2 ml
K2Cr2O7 bão hoà trong H2SO4 10 % Khi có mặt anilin dung dịch sẽ có màu,
đầu tiên là màu xanh lam sau đó chuyển sang màu đen
Ph-ơng pháp 2: Thêm vào 1 ml dung dịch thu đ-ợc ở trên vài mililit dung
dịch clorua vôi đã lọc tr-ớc Nếu có anilin dung dịch sẽ có màu tím
4 Phát hiện andehit
Các polime là sản phẩm trùng ng-ng với andehit của các phenol, amin, amit cũng nh- các sản phẩm polime hoá của chính các andehit, polivinyl axetal v.v cho phản ứng định tính andehit