استخراج مایع مایع

استخراج مایع مایع

 

چکیده :

برایانجام استخراج محلول را در قیف جدا کننده میریزند (توجه کنید شیر بستهباشد) و به آن مقداری حلال استخراجی اضافه میکنند (قیف نباید بیش از سهچهارم پر شود). دهانه بالای قیف جدا کننده را با در لاستیکی یا سنباده ایکه اکثر قیفها دارا هستند میبندند. هنگام تکان دادن قیف آنرا به نحو بهخصوصی نگاه میدارند.

قیفو محتویات آنرا به شدت تکان میدهند تا دو مایع غیر قابل اختلاط تا حد ممکنبا هم تماس

پیدا کنند. منظور از این تکان آن است که سطح تماس دو حلالافزایش بیشتری یابد تا جسم در

زمان نسبتا کمتری در بین آنها پخش شود و بهحالت تعادل برسد. باید هر چند ثانیه قیف را

برگرداند (شیر به طرف بالا) وبا احتیاط شیر آنرا باز کرد تا گاز قیف خارج شود و فشاری که

در آن ایجادشده از بین برود. این عمل مخصوصا وقتی حلالی با نقطه جوش کم به کار میرودو

یا یک محلول اسیدی با سدیم بی کربنات استخراج میشود (گازCO2آزاد میشود) اهمیت پیدا

میکند. در صورتی که این کار انجام نشود ممکن استدر قیف و محتویات آن به شدت به بیرون

بپرد. پس از تکان دادن کافی (حدود 2دقیقه تکان شدید) برای آخرین بار گاز قیف را خارج

میکنند و آنرا در رویحلقه ای قرار میدهند و میگذارند تا لایه ها از هم جدا شوند. پس از آن

لایهپایینی را به دقت از راه شیر به داخل ظرفی ریخته و دو لایه مایع را از همجدا میکنند.

قاعدتالایه ها طوری جدا میشوند که حلال سنگینتر در قسمت پایین قرار میگیرد. بنابراین،

آگاهی از دانسیته حلالهای مصرفی برای تشخیص لایه ها مفید است. با وجود این، این تشخیص

بدون خطا نیست زیرا ممکن است ماهیت و غلظت جسم حلشده طوری باشد که دانسیته نسبی

دو حلال را معکوس کند .

گزارش كار روش هاي پيوسته و نا پيوسته در استخراج مايع – مايع:

استخراجروشی است برای جداسازی که مستلزم انتقال جسمی از یک فاز به فاز دیگرمیباشد.

در بعضی مواقع لازم است برای بازیابی یک جسم آلی از محلول آبی ازراههایی غیر از تقطیر

استفاده شود. یکی از این راهها تماس دادن محلول آبیبا یک حلال غیر قابل امتزاج با آب است.

اگر حلال خاصیت جداسازی را داشتهباشد بیشتر مواد آلی از لایه آبی به حلال آلی (حلال غیر

قابل امتزاج باآب) انتقال پیدا میکند. روش استخراج مایع – مایع در جدا کردن ترکیبهای آلیاز

مخلوط مصرف بسیار زیادی دارد. یکی از خواص حلال که برای استخراج به کاربرده میشود

این است که قابلیت حل شدن آن در آب و یا هرماده دیگری که جسمآلی را در خود حل کرده کم

باشد و یا بهتر از آن اینکه اصلا حل نشود. همچنین باید فرار باشد تا براحتی بتوان آنرا از

ترکیب یا ترکیبات آلیاستخراج شده، تقطیر نمود. با توجه به مطالب فوق جسم استخراج شونده

باید درحلال استخراج کننده به خوبی حل شود و قابلیت انحلال در این حلال خیلیبیشتر از آب

باشد. ضمنا حلال استخراج کننده هیچ نوع واکنشی با آب یا موادقابل استخراج نباید بدهد.

مهمترین حلالی که در استخراج به کار گرفته میشوددی اتیل اتر است که توانائی حل کردن

تعداد زیادی از ترکیبات را در خوددارد. دی اتیل اتر نسبت به اکثر ترکیبات بی اثر بوده و به

راحتی به وسیلهیک تقطیر ساده از مخلوط بازیابی میشود. اما اشکال مهم آن این است که

آتشگیر بوده و خیلی زود در هوا محترق میشود.

از نظر کمی پخش یک جسم بین دو حلال غیر قابل امتزاج را بر حسب ضریب پخش (ضریب

تفکیک)Kبیان میکنند.

غلظتAدر حلالS'/ غلظتAدر حلالS= K

بدیهی است برای این کهAدر یکی از دو مایع غیر قابل اختلاط کاملا حل شود، باید مقدار

Kبینهایت یا صفر باشد. عملا هیچ یک از این دومقدار به دست نمی آیدبا این حال تا زمانی که

مقدارKبزرگتر از 1 و حجم حلالSبرابر یا بزرگتر از حلالS'باشد مقدارجسم در حلال

Sبیشتر خواهد بود.

یکی دیگر از نتایج قانون پخش (معادله بالا) این است که چنانچه برای جدا کردن جسم از محلول

آن درS'باید جمعا حجم معینی از حلالSبه کار رود، میتوان نشان داد که انجام چند استخراج

متوالی با قسمتهایی ازآن حجم بهتر از یک استخراج با تمام آن حجم است. مثلا در استخراج

محلول آبیبوتیریک اسید، مقدار اسیدی که به کمک دو استخراج متوالی با قسمتهای 50میلی

لیتری اتر به دست می آید، بیشتر ازاسیدیاست که به کمک یک استخراجبا 100 میلی لیتر اتر

خارج میشود. با این حال سه استخراج متوالی باقسمتهای 33 میلی لیتری بهتر خواهد بود. با این

حال حدی وجود دارد که بعداز آن دیگر استخراج اضافی بازده قابل ملاحظه ای نداد. ضمنا

واضح است هرچهضریب پخش بزرگتر باشد تعداد استخراج مکرری که برای جدا کردن کامل

جسم لازماست کمتر میشود

هنگامانتخاب حلال جهت استخراج یک جزء از محلول باید چند اصل کلی را به خاطرسپرد.

(1)حلال استخراج با حلال محلول اصلی باید غیر قابل اختلاط باشند.

(2)حلال انتخابی باید برای جزء مورد نظر مناسبترین ضریب پخش و برایناخالصیها یا اجزای دیگر ضرایب نامناسبی داشته باشد.

(3) حلال انتخابیباید مانند تبلور مجدد از نظر شیمیایی با اجزای مخلوط، واکنش نامناسبیندهد

(4)پس از استخراج باید بتوان حلال را به آسانی از جسم حل شده جداکرد. معمولا حلال را با تقطیر جدا میکنن.

هنگامی که یکی از حلالها آب باشد، ضرایب پخش اسیدها و بازهای آلی به مقدار زیادی تحت تاثیر pH قرار میگیرد. اسید آلی که در pH برابر با ۷ در آب نامحلول باشد ممکن است در محلول آبی رقیق سدیم هیدروکسید یا سدیم بی کربنات کاملا حل شود. در چنین حالی خروج پروتون از اسید، باز مزدوج مربوط را ایجاد میکند و این باز به علت خاصیت یونی خود در آب که حلالی قطبی است بیشتر حل میشود.

 

 

به همین روش باز آلی که در pH برابر با ۷ در آب نامحلول باشد، ممکن است در محیط اسیدی (pH کمتر از 7) مانند کلریدریک اسید کاملا حل شود. در این حالت افزایش حلالیت به علت پروتوندار شدن باز آلی به وسیله اسید آبی و ایجاد اسید مزدوج قطبی است که در آب بیشتر محلول است.

 

بنابر این اسیدها و بازهای آلی را میتوان به طور انتخابی از حلالهای آلی غیر قطبی مانند اتر، دی کلرومتان، بنزن و غیره به کمک استخراج با محلول آبی که pH مناسبی داشته باشد جدا کرد. با خنثی کردن محلول آبی میتوان اسید یا باز آلی اولیه را دوباره از آن به دست آورد. افزایش باز آبی به محلول اسیدی باعث ازاد شدن باز آلی میشود، در حالی که افزایش اسید آبی به محلول بازی، اسید آلی را آزاد میکند.

 

گزارش تجربی جداسازی اسید استیک %10 از آب توسط حلال AW (استخراج مایع - مایع) :

هدف : جداسازی اسید استیک از محلول %10 اسید استیک و %90 آب

وسایل لازم : قیف دکانتور – بورت – سود1/0 نرمال – فنول فتالیئن – اسید استیک %10

ارلن – استوانه مدرج cc10- بشر – حلال AW

شرح آزمایش : ابتدا یک یشر بر می داریم ٬ آن را شسته و توسط اسید استیک %10 هموژن

می کنیم . سپس مقدار cc 100 اسید استیک %10 را توسط بشر جدا می کنیم و آن را درون

قیف دکانتور می ریزیم . سپس مقدار cc 100 از حلال AW را نیز توسط بشر جدا کرده به

درون قیف دکانتور حاوی اسید استیک %10 می افزاییم حال در قیف دکانتور را بسته و آن را

به مدت 20 دقیقه تکان می دهیم تا هر دو فاز مایع کاملا در هم مخلوط شوند سپس قیف دکانتور

را برروی پایه ثابت نگه می داریم . در آن را باز کرده منتظر می شویم تا دو فاز اسید استیک

%10 و حلال AW از یکدیگر جدا شوند ٬ حال شیر قیف دکانتور را باز می کنیم تا اینکه فاز

اسید استیک %10 که پایین قرار گرفته به طور کامل از قیف دکانتور خارج شده درون بشر می

ریزیم . سپس استوانه مدرج cc 10 برداشته زیر شیر قیف دکانتور قرار می دهیم اکنون شیر

دکانتور را باز کرده و مقدار cc10 از محلول AW را که در اثر اختلاطی که به جهت تکان

دادن قیف دکانتور با اسید استیک %10 مقداری از این اسید به صورت خالص و بدون آب در

آن حل شده را جدا می کنیم . حال برای تشخیص میزان اسید استیک استخراج شده توسط حلال

AW آن را توسط سود 1/0 نرمال تیتر می کنیم . که عمل تیتراسیون این محلول به شرح زیر

می باشد :

ابتدا ارلن حاوی cc10 حلال AW را برداشته مقدار 2 تا 3 قطره از معرف فنول فتالیئن اضافه

می کنیم . حال ارلن را در زیر بورت حاوي سود 1/0 نرمال قرار داده شیر بورت را باز

می کنیم به نحوی که سود به صورت قطره قطره وارد ارلن شود . برای انجام درست عمل

تیتراسیون هم زمان با ورود قطرات سود به درون ارلن ٬ خود ارلن را تکان می دهیم این عمل

تا آنجا ادامه پیدا می کند تا اینکه محلول درون ارلن به رنگ ثابت صورتی بسیار روشن تبدیل

شود . پس از پایان عمل تیتراسیون حجم سود 1/ 0 نرمال مصرف شده را از روی بورت

خوانده یادداشت می کنیم .

سپس محلول اسید استیک %10 را که توسط بشر از قیف دکانتوردر مرحله اول جدا کرده بودیم

را دوباره به قیف دکانتور که اکنون حاوی cc90 از حلال AW است باز می گردانیم . حال در

قیف دکانتور را مجددا بسته و تمامی مراحل ذکر شده را برای بار دوم و بار سوم تکرارمی کنیم

با توجه به اینکه در هر مرحله cc10 از حلال AW موجود در قیف دکانتور کاسته می شود

ولی ما آزمایش را بدون اضافه کردن مقدارکاسته شده ازحلال AW به قیف دکانتور پی میگیریم

در نهایت با توجه به روابط ومحاسبات که در زیرذکرشده سه حجم متفاوت از سود 1/0 نرمال

مصرفی درهرمرحله را محاسبه ویادداشت می کنیم .درنهایت نمودارحجم اسیداستیک استخراجی

بر حسب زمان را با توجه به روابط زیر رسم می کنیم .

 

V1 = 5.1cc t1 = 20min بورت

 

 

V2 =5.6 t2=40minبورت

 

 

V3 =5.9 t3 = 60minبورت

 

 

 

 

 

N1V1 = N2V2

 

 

 

N2V2اسید

 

 

 

N1V1سود

 

 

 

0.1 × V2 (V2 = 5.1)

 

 

 

0.1 × 5.1

 

 

 

0.1 × V2 (V2 = 5.6)

 

 

 

0.1 ×5.6

 

 

 

0.1 × V2 (V2 = 5.9)

 

 

 

0.1 × 5.9

 

 

 

 

 

سوال: آيا حلال AW زير آب و اسيد استيك قرار دارد يا بالاي آن؟

با توجه به مطالب گفته شده در قسمت گزارش به علت سبك تر بودن حلال به كار رفته در

آزمايش آب واسيد استيك زير حلال AW قرار مي گيرد.

نتایج :

با توجه به محاسبات انجام شده و حجم سود مصرف شده در هر نوبت آزمایش به این نتیجه

می رسیم که در هر بار همزدن قیف دکانتور حاوی حلال و اسید استیک %10 ٬ میزان

بیشتری از اسید استیک در حلال حل شده در نتیجه میزان سود مورد نیاز برای خنثی سازی

اسید استیک موجود در حلال نیز افزایش یافته است .

نمودار فوق که بر اساس حجم های بدست آمده در آزمایش رسم شده است ٬ همان طور که

مشاهده میشود دارای شکستگی می باشد در حالی که درحقیقت این تغییرات به صورت یک

نمودار خطی می باشد . که این شکستگی بخاطر خطای موجود در آزمایش می باشد که می

تواند بر اثر فرسودگی دستگاه ها و یا خطای آزمایشگر باشد .

 

 

 

 

صابوني شدن و توليد صابون

موضوع آزمايش: صابوني شدن و توليد صابون         

هدف: توليد صابون

وسايل مورد نياز: بالن ته گرد - مبرد - بشر - كاغذ صافي - سه پايه - گيره - ظرف فلزي - روغن - پتاس يا سود - آب مقطر - اتانول - سديم كلريد اشباع

تئوري مربوط به آزمايش:

كربوكسيليك اسيدهاي سير شده يا سر نشده زنجيري را اسيدهاي چرب نيز مي نامند. چربيهاي معمولي استر اسيدهاي چرب يا گليسيرين اند و به همين دليل آنها را      گليسيريد مي نامند.بديهي است كه فرمول كلي C₂H_2n+1CooH را براي اين دو اسيد و اسيدهاي سير شده همولوگ با آنها مي توان بكار برد. گليسيرين يك الكل سه ظرفيتي ايت و بنابر اين هر مولوكول آن مي تواند با سه مولكول اسيد چرب در واكنش              شركت كند.

                   CH₂HO                  RCooCH₂

3RCooH + CH HO                   RCooCH  + 3H₂O

                   CH₂HO                  RCooCH₂  

روغن ها و چربي ها نيز مانند هر استر ديگري هيدروليز مي شوند. اگر عمل هيدروليز به كمك بخار آب بسيار گرم انجام شود گليسيرين و اسيد چرب حاصل مي شود.                  اسيد هاي چرب در صطح مايع جمع شده و گليسيرين به صورت محلول در آب باقي     مي ماند چنانچه عمل هيدروليز در برابر بازهايي چون هيدروكسيد سديم و يا هيدروكسيد پتاسيم صورت گيرد عمل را صابوني كردن مي نامند. زيرا ماده چربي در گليسيرين و      نمك سديم با پتاسيم اسيدهاي چرب تجزيه مي شود. به طور كلي نمكهاي فلزي اسيدهاي چرب را صابون مي نامند. ولي معمولاً اين نام در مورد نمكهاي قليايي اسيدهاي چرب كه در آب محلول هستند و داراي خاصيت پاك كنندگي مي باشند به كار ميرود.

RCooCH₂                                  CH₂HO

RCooCH  + 3NaOH                  CH HO    +   3RCooNa      

RCooCH₂                                  CH₂HO

مي دانيم كه صابونهاي معمولي در آب سخت كف نمي كنند زيرا آب سخت داراي كاتيونهاي Ca²⁺، Mg²⁺، ……… مي باشد كه صابونهاي محلول در حضور اين يونها بصورت صابونهاي غير محلول در مي آيند و رسوب مي كنند.

2RcooNa + Ca²⁺                (Rcoo)₂ Ca  + 2Na⁺

روش انجام آزمايش:

در ابتدا 5 گرم روغن، 3 گرم سد يا پتاس و 5 ميلي ليتر آب مقطر را به همراه                  15 ميلي ليتر اتانول در يك بالن ته گرد 250 ميلي ليتري مي ريزيم و روي حمام آب           گرم قرار مي دهيم. بدين صورت كه يك ظرف فلزي را پر از آب كرده و روي سه پايه          قرار مي دهيم. و شعله را زير ظرف روشن مي كنيم. گيره را كنار سه پايه گذاشته و         بالن را به گيره متصل كرده و درون ظرف مي گزاريم با گيره بالن را طوري تنظيم             مي كنيم كه به بدنه و ته ظرف نخورد. با قرار دادن بالن در حمام آب گرم پتاس و           روغن حل مي شوند. سپس يك مبرد هباب دار را به صورت عمودي بر روي دهانه بالن    قرار داده و به گيره متصل مي كنيم شيلنگ ورودي آب را در قسمت پايين و خروجي         آب را به بالاي مبرد متصل مي كنيم و شير آب را باز مي كنيم. با جوش آمدن مواد داخل بالن بخارات آنها در مبرد سرد شده و دوباره به صورت مايع به بالن باز مي گردد. بالن را به مدت نيم ساعت در حمام آب گرم رفلكس مي كنيم تا واكنش به طور          كامل انجام گيرد. بعد از نيم ساعت به بالن 15 ميلي ليتر آب مقطر افزوده و اين      مخلوط را به بشر ديگري كه حاوي 50 ميلي ليتر سديم كلريد اشباع است اضافه            مي كنيم. رنگ مخلوط درون بشر تغيير مي كند. سپس اين مخلوط را بر روي كاغذ صافي مي ريزيم تا صاف شود. بعد از خارج شدن آب مخلوط، صابون بر روي كاغذ صافي            باقي مي ماند.

دلايل مطابقت يا عدم مطابقت بين جوابها (خطا ها ):    

خطاهاي اين آزمايش مي تواند خطاهاي شخصي و يا دستگاهي باشد. مانند درست وزن نكردن روغن يا پتاس و يا درست كار نكردن ترازو.

تعيين دماي ذوب

موضوع آزمايش: تعيين دماي ذوب                      

هدف: تعيين دماي ذوب

وسايل مورد نياز: لوله موئين- لوله پاستور- بشر- ترمو متر- گيره- روغن

تئوري مربوط به آزمايش:

نقطه ذوب يك جسم جامد بلورين (خالص) عبارت است از درجه حرارتي كه در آن           تحت فشار يك اتمسفر جامد به مايع تبديل مي شود. براي يك جسم خالص اين تبديل سريع بوده و از اين رو نقطه ذوب ثابت مناسبي براي شناسايي مواد آلي مي باشد. ار طرفي اگر مايع جسم خالص طوري سرد شود كه از عمل تبخير و انجماد جلوگيري گردد    در همان درجه حرارتي كه جامد مي شود به مايع نيز تبديل مي گردد. به عبارتي ديگر     براي يك جسم خالص نقاط ذوب و انجماد برابر هستند بنابراين مي توان نقاط ذوب             و انجماد را چنين تعريف كرد.

درجه حرارتي كه در آن فازهاي مايع و جامد مي توانند در فشار يك اتمسفر در حال تعادل با يكديگر وجود داشته باشند.

رفتار نقطه ذوب يك جسم خالص با جسم ناخالص متفاوت است

                                          

                                                                                                                         ماده خالص

جامد خالص در نقطه خاصي شروع به ذوب شدن كرده و

در طي ذوب درجه حرارت ثابت مي ماند . پس از ذوب شدن كامل مجدداً دما بالا مي رود.

 

 

 

                                                                                                           ماده ناخالص

جامد ناخالص در دماي پايين تر شروع به ذوب شدن         مي كند و در حين ذوب دما افزايش يكنواختي داشته و پس از ذوب شدن مجدداً دما افزايش مي يابد.

روش انجام ازمايش:

ابتدا يك لوله موئين انتخاب كرده و يك سر آن را بوسيله شعله مسدود مي كنيم. دور يك سر لوله يك خط وجود دارد توجه كنيد كه لوله را از سر مقابل مسدود كنيد. بعد           لوله را از سر باز درون ماده اي كه مي خواهيم دماي ذوب آن را اندازه بگيريم فرو             مي كنيم مقداري از ماده در ابتداي لوله جمع مي شود. بعد لوله موئين را از يك لوله               تو خالي يا لوله پاستور عبور مي دهيم. بدين ترتيب كه لوله موئين را به صورت عمودي نگه داشته و لوله موئين را از بالا به صورتي سر باز رو به بالا باشد رها مي كنيم با اين         كار موادي كه ابتداي لوله موئين جمع شده بودند به انتهاي لوله مي روند.

سپس لوله موئين را با قطعه نخي به ترمو متر مي بنديم و ترمومتر را درون بشري كه         از روغن پر شده است (حمام روغن) فرو مي بريم. براي اين كار ترمو متر را بوسيله گيره آويزان مي كنيم و ابتداي ترمو متر (نقطه صفر آن) كه لوله موئين را هم به آن           بسته ايم درون روغن باشد. بايد توجه كنيم كه ترمو متر و لوله موئين به انتهاي بشر             كه در حال حرارت ديدن است نخورد و همچنين بايد حرارت به صورت ملايم و يكنواخت       به بشر داده شود تا ماده شروع به مايع شدن كند. درجه حرارتي كه اولين قطره مايع تشكيل مي شود و همچنين درجه حرارتي كه در آن ماده درون لوله موئين به صورت      مايع كاملاً شفاف تبديل شده است را يادداشت مي كنيم. براي بدست آوردن           نقطه ذوب ماده از اين دو دما ميانگين مي گيريم. اين عمليات را براي دو ماده      نفتالين و ماده مجهول انجام مي دهيم.

جدول:

Tc	T2	‍T1	C^°
81 C^°	83 C^°	79 C^°	نفتالين
114 C^°	116 C^°	112 C^°	مجهول

نتيجه گيري:

در اندازه گيري دماي ذوب ميانگين دماي مايع شدن اولين ذره و دماي ذوب شدن         كامل مايع را مد نظر قرار مي دهند زيرا دمايي است كه با واقعيت بيشترين تطابق را دارد. خطاهاي اين آزمايش ميتواند خطاهاي شخصي يا دستگاهي باشد؛ مانند درست نديدن دماي ترمو متر و يا درست عمل نكردن خود ترمو متر.

تهيه آسپرين

موضوع آزمايش: آسپرين                                           

هدف: تهيه آسپرين

وسايل مورد نياز: ارلن 125 ميلي متري - ترمو متر - قيف - بشر - پايه - گيره             ظرف فلزي - ساليسيليك اسيد - انيدريد استيك - اسيد سولفوريك - آب مقطر

تئوري آزمايش:

آسپرين يكي از رايجترين و پر مصرف ترين داروهاي شناخته شده و يكي از قديمي ترين آنها است. ساليسيليك اسيد كه از مواد اوليه تهيه آسپرين است در مقياس بسيار زياد مي تواند از حرارت دادن سديم منوكسيد با كربن دي اكسيد در حرارت 150 درجه تحت فشار ملايم بوجود آيد.

متأسفانه ساليسيليك اسيد به مخاط دهان و حلق حمله كرده وموجب دردهايي                    مي شود كه ممكن است برتر از دردي باشد كه بخاطرش آسپرين استفاده شده است. طبيعت مخرب ساليسيليك اسيد را مي توان با اضافه كردن گرده استيل اصلاح كرد.    استر ها معمولاً بوسيله واكنش الكلها يا فنولها با اسيدها يا مشتقات اسيد تهيه              مي شود. آنيدريد اسيد ها يكي از مشتقات اسيدها هستند كه به منظور      استريفيكاسيون به كار مي روند. براي سنتز تركيباتي كه گروه استيل دارند معمولاً                  از استيك آنيدريد استفاده مي شود. استيل دار شدن ساليسيليك اسيد يا                      استيك آنيدريد باعث تشكيل استيل ساليسيليك اسيد يا آسپرين مي شود براي        تسريع واكنش از 2 تا 3 قطره سولفوريك اسيد استفاده مي شود كه باعث پروتون دار شدن اكسيژن در استيك آنيدريد مي شود.

 

 

 

 

 

 

روش انجام آزمايش:

در ابتدا دو گرم اسيد ساليسيليك دا در يك ارلن 125 ميلي ليتري ريخته و 5 ميلي ليتر انيدريد استيك به همراه 5 قطره اسيد سولفوريك اضافه مي كنيم. ارلن را خوب تكات دهيد تا همه مواد داخل آن مخلوط شود سپس ارلن را در حمام آب گرم با دماي آب  50 تا 60 درجه سانتيگراد به مدت 15 دقيقه حرارت مي دهيم و در حين اين كار مخلوط درون ارلن را نيز به هم مي زنيم تا واكنش كاملاً انجام شود.و هر چند لحظه دماي آب درون حمام آب گرم را بوسيله ترمومتر چك مي كنيد تا دماي آب بيشتر از 60 درجه نشود. ميبينيد كه رنگ محلول تغيير كرده و بي رنگ مي شود. بعد از پايان 15 دقيقه ارلن را از حمام آب گرم بيرون آورده و به حال خود رها مي كنيم تا كم كم خنك شود. پس از خنك شدن ارلن و محتويات آن 40 ميلي ليتر آب مقطر را به آن اضافه                مي كنيد و مخلوط را خوب تكان مي دهيد ميبينيد كه مخلوط سفيد شده و بلورهاي آسپرين نمايان مي شود. در اين   زمان ارلن را در حماماب سرد گذاشته تا بلورهاي آسپرين بهتر و بيشتر تشكيل شود. سپس مخلوط درون ارلن بوسيله كاغذ صافي صاف ميكنيد. بدين صورت كه كاغذ صافي  را تا زده و درون يك قيف مي گذاريد و قيف را درون يك بشر قرار مي دهيد و مواد درون ارلن را بر روي كاغذ صافي مي ريزيد آب             مواد جدا شده و آسپرين بر روي كاغذ باقي مي ماند.

نتيجه گيري:

استيل دار شدن ساليسيليك اسيد يا استيك آنيدريد باعث تشكيل                            استيل ساليسيليك اسيد يا آسپرين مي شود براي تسريع واكنش از 2 تا 3 قطره سولفوريك اسيد استفاده مي شود كه باعث پروتون دار شدن اكسيژن در                      استيك آنيدريد مي شود.

دلايل عدم تطابق جوابها (خطاها):

خطاها ممكن است شخصي يا دستگاهي باشد مانند درست وزن نكردن اسيد ساليسيليك و يا درست كار نكردن ترمومتر هنگام اندازه گيري دماي آب درون حمام آب گرم.

آسپرين

موضوع آزمايش: آسپرين                                          

هدف: تهيه آسپرين

وسايل مورد نياز: ارلن 125 ميلي متري - ترمو متر - قيف - بشر - پايه - گيره             ظرف فلزي - ساليسيليك اسيد - انيدريد استيك - اسيد سولفوريك - آب مقطر

تئوري آزمايش:

آسپرين يكي از رايجترين و پر مصرف ترين داروهاي شناخته شده و يكي از قديمي ترين آنها است. ساليسيليك اسيد كه از مواد اوليه تهيه آسپرين است در مقياس بسيار زياد مي تواند از حرارت دادن سديم منوكسيد با كربن دي اكسيد در حرارت 150 درجه تحت فشار ملايم بوجود آيد.

متأسفانه ساليسيليك اسيد به مخاط دهان و حلق حمله كرده وموجب دردهايي                    مي شود كه ممكن است برتر از دردي باشد كه بخاطرش آسپرين استفاده شده است. طبيعت مخرب ساليسيليك اسيد را مي توان با اضافه كردن گرده استيل اصلاح كرد.    استر ها معمولاً بوسيله واكنش الكلها يا فنولها با اسيدها يا مشتقات اسيد تهيه              مي شود. آنيدريد اسيد ها يكي از مشتقات اسيدها هستند كه به منظور      استريفيكاسيون به كار مي روند. براي سنتز تركيباتي كه گروه استيل دارند معمولاً                  از استيك آنيدريد استفاده مي شود. استيل دار شدن ساليسيليك اسيد يا                      استيك آنيدريد باعث تشكيل استيل ساليسيليك اسيد يا آسپرين مي شود براي        تسريع واكنش از 2 تا 3 قطره سولفوريك اسيد استفاده مي شود كه باعث پروتون دار شدن اكسيژن در استيك آنيدريد مي شود.

 

 

 

 

 

 

روش انجام آزمايش:

در ابتدا دو گرم اسيد ساليسيليك دا در يك ارلن 125 ميلي ليتري ريخته و 5 ميلي ليتر انيدريد استيك به همراه 5 قطره اسيد سولفوريك اضافه مي كنيم. ارلن را خوب تكات دهيد تا همه مواد داخل آن مخلوط شود سپس ارلن را در حمام آب گرم با دماي آب  50 تا 60 درجه سانتيگراد به مدت 15 دقيقه حرارت مي دهيم و در حين اين كار مخلوط درون ارلن را نيز به هم مي زنيم تا واكنش كاملاً انجام شود.و هر چند لحظه دماي آب درون حمام آب گرم را بوسيله ترمومتر چك مي كنيد تا دماي آب بيشتر از 60 درجه نشود. ميبينيد كه رنگ محلول تغيير كرده و بي رنگ مي شود. بعد از پايان 15 دقيقه ارلن را از حمام آب گرم بيرون آورده و به حال خود رها مي كنيم تا كم كم خنك شود. پس از خنك شدن ارلن و محتويات آن 40 ميلي ليتر آب مقطر را به آن اضافه                مي كنيد و مخلوط را خوب تكان مي دهيد ميبينيد كه مخلوط سفيد شده و بلورهاي آسپرين نمايان مي شود. در اين   زمان ارلن را در حماماب سرد گذاشته تا بلورهاي آسپرين بهتر و بيشتر تشكيل شود. سپس مخلوط درون ارلن بوسيله كاغذ صافي صاف ميكنيد. بدين صورت كه كاغذ صافي  را تا زده و درون يك قيف مي گذاريد و قيف را درون يك بشر قرار مي دهيد و مواد درون ارلن را بر روي كاغذ صافي مي ريزيد آب             مواد جدا شده و آسپرين بر روي كاغذ باقي مي ماند.

نتيجه گيري:

استيل دار شدن ساليسيليك اسيد يا استيك آنيدريد باعث تشكيل                            استيل ساليسيليك اسيد يا آسپرين مي شود براي تسريع واكنش از 2 تا 3 قطره سولفوريك اسيد استفاده مي شود كه باعث پروتون دار شدن اكسيژن در                      استيك آنيدريد مي شود.

دلايل عدم تطابق جوابها (خطاها):

خطاها ممكن است شخصي يا دستگاهي باشد مانند درست وزن نكردن اسيد ساليسيليك و يا درست كار نكردن ترمومتر هنگام اندازه گيري دماي آب درون حمام آب گرم.

تیتر اسیون اسید وباز 2

مقدمه: روشي که توسط آن ، محلولي با غلظت مشخص به محلولي ديگر اضافه مي‌شود تا واکنش شيميايي بين دو ماده حل شده کامل گردد، تيتراسيون ناميده مي‌شود. تيتر کردن از روش‌هاي تجزيه حجمي است. در تجزيه حجمي ابتدا جسم را حل کرده و حجم معيني از محلول آن را با محلول ديگري که غلظت آن مشخص است که همان محلول استاندارد ناميده مي‌شود، مي‌سنجند. در تيتراسيون محلول استاندارد به‌طور آهسته از يک بورت به محلول حاوي حجم مشخص يا وزن مشخص از ماده حل شده اضافه مي‌شود. افزايش محلول استاندارد ، آنقدر ادامه مي‌يابد تا مقدار آن از نظر اکي‌ والان برابر مقدار جسم حل شده شود. نقطه اکي‌والان نقطه اي است که در آن ، مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر شيميايي برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است. اين نقطه را نقطه پايان عمل از نظر تئوري يا نقطه هم ارزي نيز مي‌گويند. * انواع روشهاي تيتر کردن: بر حسب واکنش‌هايي که بين محلول تيتر شونده و استاندارد صورت مي‌گيرد، تجزيه‌هاي حجمي (تيتراسيون) به دو دسته تقسيم مي‌شوند: روش‌هايي که بر اساس ترکيب يون‌ها هستند. يعني تغيير ظرفيت در فعل و انفعالات مربوط به آن صورت نمي‌گيرد. اين روش‌ها عبارت اند از: * واکنش‌هاي خنثي شدن يا واکنش‌هاي اسيد و باز: ● اسيد و باز قوي ● اسيد ضعيف با باز قوي ● باز ضعيف با اسيد قوي ● اسيد و باز ضعيف * واکنش‌هاي رسوبي : ● تيتراسيون با تيترانت هاي غير آلي ● تيتراسيون هاي سورفكتنتها ● واکنش‌هايي که توليد ترکيبات کمپلکس مي‌کنند. ● روشهايي که بر اساس انتقال الکترون هستند؛ مانند واکنش‌هاي اکسايش و کاهش * محلول استاندارد : محلولي را استاندارد مي گويند كه در آن ، رابطه ي بين مقادير ماده ي حل شده و محلول يا رابطه بين مقدار ماده حل شده وحلال بنحوي معلوم باشد . با معلوم بودن مقدار ماده حل شونده و مقدار حلال تشكيل دهنده محلول ، غلظت محلول مشخص مي گردد . بسياري از واكنش ها در حالت محلول انجام مي شود و محاسبه هاي كمي براي اين گونه واكنش ها بر مبناي غلظت آنها صورت مي گيرد. براي بيان غلظت ، روش هاي گوناگوني وجود دارد و محلول هاي ستاندارد را بر اساس غلظت بيان مي كند. محلول هاي استاندارد كاربرد زيادي دارند ، از جمله در تجزيه هاي تيترسنجي (تيتراسيون) ، واكنش هاي خنثي شدن و واكنش هاي اكسيداسيون – احيا و ... استاندارد اوليه: استاندارد اولیه ، ترکیبی با درجه خلوص بالاست که به عنوان مرجع در همه ی روشهای تیتراسیون حجمی به کار میرود.برخی شرایط مهم یک استاندارد اولیه عبارتند از: درجه خلوص بالا پایداری در هوا عدم ترکیب با آب، قابلیت انحلال مناسب در محیط تیتراسیون * روش تيتر کردن : در عمل تيتر کردن ، محلول استاندارد را از يک بورت به محلولي که بايد غلظت آن اندازه گرفته مي‌شود، مي‌افزايند و اين عمل تا وقتي ادامه دارد تا واکنش شيميايي بين محلول استاندارد و تيتر شونده کامل شود. سپس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول تيتر شونده ، غلظت محلول تيتر شونده را حساب مي‌کنند. يک مثال : نقطه اکي‌والان در عمل تيتر کردن NaCl با نقره تيترات وقتي مشخص مي‌شود که براي هر وزن فرمولي -Cl در محيط يک وزن فرمول +Ag وارد محيط عمل شده باشد و يا در تيتر کردن ، سولفوريک اسيد (H2SO4 ) با سديم هيدروکسيد ( NaOH ) نقطه اکي‌والان وقتي پديد مي‌ايد که دو وزن فرمولي اسيد و دو وزن فرمولي باز وارد محيط عمل شوند. روش استاندارد کردن محلول 1/0 نرمال سدیم هیدروکسید : معمولترین استاندارد اولیه ای که برای استاندارد کردن محلول سود در آزمایشگاه به کار میرود ، پتاسیم هیدروژن فتالات با درجه خلوص استاندارد اولیه است. روش کار : مقداری پتاسیم هیدروژن فتالات (M = 204.23g/mol) را در اتوکلاو 110 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت خشک کرده و در دسیکاتور بگذارید تا سرد شود . البته پتاسیم هیدروژن فتالات ، زیاد رطوبت گیر نیست و می توانید این مرحله را با مشورت کارشناس حذف کنید . 7/0 تا 9/0 گرم پتاسیم هیدروژن فتالات خشک شده ( توجه : این مقدار استاندارد اولیه برای زمانی پیشنهاد شده است که از بورت 50 میلی لیتری استفاده شود ، زیرا حجم مصرفی تیتر کننده با این مقدار از استاندارد اولیه در حدود 35 تا 45 میلی لیتر است . بنابراین اگر می خواهید از بورت 25 میلی لیتری استفاده کنید ؛ وزن استاندارد اولیه را نصف کنید . ) را در یک ظرف توزین ، تمیز و خشک وزن کنید و با 50 میلی لیتر آب مقطر به ارلن مایر 250 میلی لیتری منتقل کنید . 2 قطره شناساگر فنول فتالئین ، به محلول اضافه کنید و آن را با سودی که ساخته اید تیتر کنید ( همه اصول یک تیتراسیون کلاسیک را رعایت کنید . این اصول عبارتنداز : شستشوی بورت با محلول تیتر کننده ، خشک کردن بدنه ارلن و سکوی آزمایشگاه و گذاشتن یک ورق کاغذ سفید در زیر ارلن به هنگام تیتراسیون . ) . نقطه پایانی زمانی است که رنگ صورتی محلول 30 ثانیه پایدار باشد . * تيتر کردن واکنش هاي اسيد و باز يا خنثي شدن : تيتر کردن ، عبارت است از تعيين مقدار اسيد يا باز موجود در يک محلول که با افزايش تدريجي يک باز به غلظت مشخص يا بر عکس انجام مي‌گيرد. موقعي که محلول يک باز داراي يونهاي -OH است به محلول اسيد اضافه کنيم، واکنش خنثي شدن انجام مي‌شود: OH- + H3O+ -----> 2H2O * محاسبات: معمولا حجم مشخص (V) از محلول اسيد با نرماليته مجهول (N) انتخاب کرده ، به‌کمک يک بورت مدرج به‌تدريج محلو ل يک باز به نرماليته مشخص (N) به آن اضافه مي‌کنند. عمل خنثي شدن وقتي کامل است که مقدار اکي‌والان گرم هاي باز مصرفي برابر مقدار اکي‌والان گرم هاي اسيد موجود در محلول شود. براي اين که عمل تيتراسيون بدقت انجام شود، بايد عمل افزايش محلول باز درست موقعي متوقف گردد که تساوي فوق برقرار شود. روش معمول و همگاني براي تعيين پايان تيتراسيون استفاده از شناساگرهاست. دستگاه PH متر نيز براي محاسبات دقيق در تعيين نقطه اکي والان کاربرد دارد. * روشهاي تشخيص نقطه اكي والان: اصولا" نقطه اكي والان زماني بدست مي آيد كه آناليت با تيترانت با نسبت استكيومتري مربوطه به طور كامل واكنش دهند. اگر تيتراسيون را به عنوان " شمارش يونها يا مولكولها " بدانيم، بدست آوردن نقطه اكي والان بايد خيلي مهم باشد. انجام اين كار مي تواند با استفاده از خواص بعضي محلولها به عنوان شناساگر رنگي كه در بهترين حالت در نقطه اكي والان تغيير رنگ مي دهند، انجام شود. اما اين تغيير رنگ در نقطه پايان اتفاق مي افتد نه در نقطه اكي والان با اينكه نقطه پايان بسيار نزديك به نقطه اكي والان است. اما همواره در اين روش انتشار خطا خواهيم داشت از آن گذشته تشخيص افراد مختلف در تشخيص رنگ بسيار متفاوت است. اصولا" تشخيص نقطه اكي والان به سه روش مرسوم انجام مي پذيرد : ● روش چشمي يا فتومتري ● روش پتانسيومتري ● روش بي ولتامتري/بي آمپرومتري * اساس روش پتانسيوتري : روش پتانسيومتري يكي از متداول ترين روشهاي تشخيص نقطه اكي والان است اين روش تشخيص ، كل تيتراسيونهاي آبي ، غير آبي اسيد و باز ، اكسيداسيون احياء ، رسوبي و كمپلكسومتري را پوشش مي دهد. اساس تشخيص نقطه اكي والان به اين روش مبتني بر دو الكترود مي باشد ، يكي الكترود شناساگر و ديگري الكترود مرجع و چيزي كه در اينجا اندازه گيري مي شود پتانسيل الكترود ها نيست بلكه تفاضل پتانسيل بين الكترود شناساگر و الكترود كار در هر لحظه مي باشد. در واقع الكترود شناساگر پتانسيلي را تامين مي نمايد كه وابسته به وضعيت محلول داخل ظرف تيتراسيون مي باشد. و الكترود مرجع عهده دار تامين پتانسيلي است كه كاملا" مستقل از وضعيت محلول داخل ظرف تيتراسيون است. اين اختلاف پتانسيل بين دو الكترود توسط يك ولتامتر اندازه گيري مي شود كه مقاومت داخلي بسيار بالايي دارد. رابطه تئوري اندازه گيري اين اختلاف پتانسيل به قرار زير مي باشد R= ثابت گازها ( 8.314 J/K/mol ) U= اختلاف پتانسيل بين دو الكترود Uo= پتانسيل الكترود شناساگر Zi= بار يوني F= عدد فارادي ( 96484.56 C/mol ) ai= فعاليت يوني * دستگاههاي تيتراسيون هاي پتانسيومتري : همانطور كه در قبل نيز شرح داده شد اين روش نياز به مدار الكتريكي به نام ولتمتر دارد كه داراي مقاومت داخلي بالايي باشد. امروزه دستگاههاي ولت متر ساخته شده براي اين منظور تنها يك ولتمتر ساده نيست. اين دستگاهها علاوه بر وظيفه اصلي كه به عهده دارند كه همانا پيدا كردن حجم مصرفي از تيترانت در نقطه اكي والان است بسيار پيشرفته تر شده ، مي توانند پس از پيدا كردن اين نقطه اطلاعات را نيز توسط فرمولي كه خود كاربران براي آنها تعريف مي كنند پردازش نمايند و نتيجه را به صورت مستقيم با ديمانسيون و تعداد ارقام پس از اعشار تعيين شده به نمايش در آورند. علاوه بر آن اطلاعات حاصل از هر آزمايش را مي توان توسط كامپيوتر ذخيره يا توسط دستگاه چاپگر نمود كه از اين طريق به كاربران اجازه مي دهند تا بانك اطلاعاتي تيتراسيون را در آزمايشگاه خود داشته باشد تا هر زمان كه نياز بود بتوانند به نتيجه آزمايشي در روز خاصي رجوع كرده آن را ملاحظه يا چاپ نمايد. در نسل جديد اين دستگاه كاربر قادر خواهد بود حتي تيترانت خود را در پله هاي i0.05µLit اضافه نمايد.يكي از كمپاني هايي كه بيش از 65سال در ارتباط با توليد اين نوع دستگاهها در جهان سابقه كار دارد كمپاني Metrohm سوئيس است كه در 65 سال پيش در شهر كوچكي در كشور سوئيس بوجود آمد و تا به امروز كه تبديل به بزرگترين كمپاني در اين ارتباط شده است. دستگاههايي كه در اين كمپاني امروزه براي تيتراسيون توليد مي كند ، در دو نسل Titrando, Titrino توليد مي شوند. جديدترين مدل اين دستگاهها داراي قابليت هاي منحصر به فردي مي باشد كه در جهان بي همتاست استفاده از تكنولوژي ميكرو الكترو مكانيك، استفاده از بورتهاي هوشمند، استفاده از الكترود هوشمند، تبديل پتانسيل الكترود از آنالوگ به ديجيتال امكان انجام دو تيتراسيون به صورت همزمان از توانمندي هاي منحصر به فرد اين دستگاه ها مي باشد. يكي ديگر از تيتراسيونهاي نام آشنا در صنايع نفت و گاز و پتروشيمي تيتراسيون كارل فيشر مي باشد در اين تيتراسيون كه I2 به عنوان تيترانت در تيتراسيوني با استكيومتري يك به يك با آب بعنوان آناليت واكنش مي دهد و شما با اندازه گيري مقدار مصرف I2 به آب نمونه مجهول پي مي بريد. كمپاني ياد شده بزرگترين و دقيق ترين اين دستگاهها را توليد مي نمايد از ديگر تيتراسيونهاي نام آشنا در صنعت نفت و گاز و پتروشيمي مي توان اندازه گيري H2S، مركاپتان ، برم نامبر ، برم ايندكس TAN,TBN را نام برد. مقاله اي از گروهشيمي درماني دانشگاه علوم پزشكي اصفهان در مورد مقايسه روش توليد تيتراسيون Hanusبا FT.NIR در تعيين ميزان انديس يد روغن و چربي‌ ها به شرح زير است: سابقه و هدف :اندازه گيري انديسيد (IV)در كنار عواملي چون انديس اسيدي ، انديس پراكسيد ، انديس صابوني ، درصد اسيدهاي چرب تارنس ، انديس رفراكسيون و ساير موارد در كنترل روغن ها و چربي هاي خوراكي از اهميت ويژه اي برخوردار است.IVبه عنوان معياري براي درجه غير اشباعي اسيدهاي چرب براي انواع اين اسيدها متفاوت است و بنابراين در بسياري از مواردبااندازه گيري سريع اين انديس مي توان تا حدودي به نوع روغن پي برد IV غالبا ًبه روش تيتراسيون wijs يا هانوس تعيين مقدار مي‌گردد. مواد و روش ها :20 نمونه روغن مورد بررسي در اين پروژه همگي از كارخانجات داخلي كشور تهيّه و مورد آزمايش قرار گرفتند.از 7 نمونه جامد مقدار 500 ميلي گرم از هر يك و از روغن هاي مايع هر كدام 250 ميلي گرم دقيقاً توزين شد و در 10 ميلي ليتر كلروفرم حل شد.پس از افزودن 25 ميلي ليتر از محلول يدي هانوس به مدّت 30 دقيقه در تاريكي قرار گرفتند. آنگاه 10 ميلي ليتر محلول يدور پتاسيم بدان افزوده شد و پس از تكان دادن شديد و افزودن 100 ميلي ليتر آب مقطر با محلول 0.1 نرمال سديم تيو سولفات تيتر گرديد. در اين مرحله 2 قطره معرف نشاسته بدان افزوده شد و تيتراسيون تا از بين رفتن كامل رنگ آبي و رسيدن به نقطه پاياني ادامه يافت.سپسIV از معادله هانوس در سه تكرار براي هر نمونه روغن و چربي محاسبه گرديد.با استفاده از FT-NIR نمونه هاي مايع مستقيماً و نمونه هاي جامد پس از ذوب كردن در ويال ‌هاي مربوطه ريخته شد و IV با نرم افزار كامپيوتري در 4 تكرار براي هر نمونه روغن و چربي تعيين گرديد. يافته ها : مقادير به دست آمده از انديس هاي يدي نشان مي‌دهد كه اختلاف دو روش بين 0.5 تا 4.5 درصد متغير است و اختلاف آنها به لحاظ آماري معني دار نيست. 65 درصد داده ها كمتر از 3 درصد و 35 درصد آنها بين3 تا 4.5 درصد اختلاف داشتند. 90 درصد نمونه ها با روش FT-NIR انديس يدي بالاتر نسبت به روش هانوس نشان داده اند.زمان براي تعيين IV در روش هانوس45 تا 60 و توسطFT-NIR حدود 2 تا 3 دقيقه بود. نتيجه گيري : تعيينIV به روش FT-NIR به دليل اينكه وقت و هزينه كمتري ميگيرد و نيازي به لوازم ، مواد شيميايي و شرايط خاص آزمايشگاهي ندارد و سلامت آزمايشگر را تهديد نميكند به روش تيتراسيون هانوس ارجحيت دارد و توصيه مي‌ شود در هر آزمايشگاهي كه امكان استفاده از FT-NIR وجود داشته باشد و در تعيينIV جايگزين روش هانوس گردد. وسايل مورد نياز: 1. بورت 2. ارلن 3. پايه 4. گيره 5.ترازویدقیق 6. استوانه ي مدرج مواد مورد نياز: 1.NaoH 2.HCL 3.KHP 4. فنول فتالئين 5. آب مقطر شرح آزمايش (1) : ابتدا بورت را برداشته آن را با آب مقطر خوبمی شوییم سپس برای این که سود توسط آب مقطر درون بورت رقیق نشود ، سه الی چهار بار بورت را با سود شست و شو می دهیم. 20 ml آب مقطر را با استوانه ي مدرج شسته شده اندازه مي گيريم و آن را در ارلن ميريزيم. سپس دو قطره فنول فتالئین در آن می ریزیم .بعد بورت را تا صفر آن پر از NaOH کرده و آن را به پایه می بندیمارلن را در زیر بورت قرار می دهیم. شیر بورت را باز کردهبه صورتی که قطره قطره NaOH درون ارلن بریزد و در هنگام خالی کردن NaOHدر ارلن را با دست راست تکان می دهیم تا NaOH سریع تر با HCl خنثی شود .مشاهده کردیم کههر قطره سود که در HClمیریزد رنگ آن برای چند لحظه صورتي شده ودوباره شفاف می شود آن قدر سود را اضافه می کنیم تا رنگ محلول به ، صورتی کم رنگ که پایدار باشد و پس از مدتی رنگ محلول شفاف نشود تغییر کند در آن لحظه شیر بورت را می بندیم و ارلن را از زیر بورت خارج می کنیم و مقدارحجم NaOHمصرفی را یاداشت می کنیم که حجم آن برابر با 2 cc شد. شرح آزمايش (2) : ابتدا بورت را تا صفر آن پر از NaOHکرده و آن را به پایه می بندیم ، ارلن را در زیر بورت قرار می دهیم. 20 mlآب مقطر را با استوانه ي مدرج شسته شده اندازه مي گيريم و آن را در ارلن ميريزيم. سپس دو قطره فنول فتالئین در آن می ریزیم و بعد از آن 0.64 گرم KHP به ارلن اضافه مي كنيم. شیر بورت را باز کرده به صورتی که قطره قطره NaOHدرون ارلن بریزد و در هنگام خالی کردن NaOH در ارلن ارلن را با دست راست تکان میدهیم تا NaOHسریع تر با HClخنثی شود . مشاهده کردیم کههر قطره سود که در HClمی ریزدرنگ آن برای چند لحظه صورتي شده و دوباره شفاف می شود آن قدر سود را اضافه می کنیم تا رنگ محلول به ، صورتی کم رنگ که پایدار باشد و پس از مدتی رنگ محلول شفاف نشود تغییر کند در آن لحظه شیر بورت را می بندیم و ارلن را از زیر بورت خارج می کنیم و مقدار حجم NaOHمصرفی را یاداشت می کنیم که حجم آن برابر با 107cc مي شود. منابع: http://www.forum.p30world.com http://www.sarmadteb.com http://www.blackwearing.blohga.com http://www.chemist-p.blogfa.com http://www.boss2016.blogfa.com

معرفي گروه هاي عاملي روش هاي شناسايي

به نام خدا

تاریخ انجام آزمایش:

26/8/90

تاریخ تحویل گزارش:

3/9/90

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

معرفي گروه هاي عاملي روش هاي شناسايي

                                        هدف:

تهیه سیکلو هگزانون اکسیم

 

تئوری آزمایش:

پيوند كربن-كربن داراي ويژگي غيرعادي مخصوص به خود است.اگر چه اتم هاي ديگر نيزمي توانند اين ويژگي را داشته باشند ولي كاربرد پيوند كربن-كربن بسيار وسيع است .به دليل اين خاصيت منحصربه فرد بيشتر از سه ميليون تركيبات مختلف حاوي كربن به نام تركيبات آلي در كتب شيمي گزارش شده اند.در نتيجه جمع آوري دانشي كامل از خواص همه اين تركيبات عملا بسيار سخت است.پيچيدگي تركيبات آلي را مي توان تا حدودي از طريق جمع آوري اطلاعات به دست آمده از گروه هاي طبيعي اين تركيبات با خواص شيميايي مشابه تقليل داد.
اين گروه بندي ها توسط اتم يا گروهي از اتم ها كه قسمتي از مولكول آلي را تشكيل مي دهند شناسايي مي شوند.عموما اين اتم يا گره اتم را گروه عامل مي نامند.پس مي توان گروه عاملي را به صورت كامل تري تعريف كرد:
به هر يك از ويژگي هاي ساختاري كه مشخص كننده يك طبقه خاص از تركيبات آلي باشند گروه عاملي مي گويند.
هر گروه عامل نسبت به بقيه مولكول هاي آلي داراي خواص شيميايي جداگانه يافت مي شوند.
هيدروكربن ها:
ساده ترين گروه در شيمي آلي هيدروكربن ها بوده كه تركيباتي حاوي ات هاي كربن و هيدروژن مي باشند.با توجه به خواص شيميايي آنها به سه زيرگروه تقسيم مي شوند: هيدروكربن هاي اشباع شده-هيدروكربن هاي اشباع نشده وهيدروكربن هاي آروماتيكي.
هيدروكربن هاي اشباع شده را هم چنين را هم چنين آلكان مي نامنددر آلكان ها همه پيوند هاي كربن-كربن از نوع پيوند ساده بوده كه انرژي پيوندي آن در حدود350كيلوژول مي باشد.انرژي پيوند هاي هيدروژن-كربن در حدود 420كيلوژول است.پس آلكانها از نظر شيميايي تقريبا بي اثر مي باشد.مهم ترين واكنش آنها سوختن است كه آب و دي اكسيدكربن(محصولات سوختن آلكان) توليد مي شوند.
هيدروكربن هاي اشباع نشده داراي 2زير گروه آلكنهاوآلكينها مي باشند.آلكنها داراي يك يا چند پيوند كربن-كربن بوده وآلكينها نيز حاوي يك يا چند پيوند سه گانه كربن-كربن مي باشند .پيوند هاي دو گانه وسه گانه كه پيوند هاي غير اشباع ناميده مي شوند از نظر شيميايي كاملا واكنش پذير مي باشند.
الكل ها:
يك الكل هيدروكربني است كه در آن يك گروه عامل-OHجانشين يك اتم هيدروژن شده باشد.همچنين يك الكل مانند آبي است كه در آن يك گروه آلكيل جانشين يك اتم هيدروژن در يك مولكول آب شده باشند.پس الكل ها خواصي بين خواص اب وهيدروكربن ها دارند.
ساختار الكلها:
فرمول عمومي الكلها ، ROH است كه در آن ، R يك گروه آلكيل يا آلكيل استخلاف شده است. اين گروه مي‌تواند نوع اول ، دوم يا سوم باشد، ممكن است زنجيرباز يا حلقه‌اي باشد، ممكن است داراي يك اتم هالوژن ، هيدروكسيل‌هاي بيشتر يا يكي از بسياري گروههاي ديگري باشد كه فعلا براي ما ناآشنا است.
همه الكلها ، داراي گروه هيدروكسيل (-OH) هستند كه بعنوان گروه عاملي ، خواص مشخصه اين خانواده از تركيبها را تعيين مي‌كند. تغيير و تنوع در ساختار R مي‌تواند بر سرعت واكنشهاي الكلها و حتي در موارد معدودي بر نوع واكنشها نيز تاثير گذارد.
خواص فيزيكي الكلها:
دماي جوش در ميان هيدروكربنها ، به نظر مي‌رسد كه عوامل تعيين كننده دماي جوش ، عمدتا وزن مولكولي و شكل مولكول باشند. در الكلها ، با افزايش تعداد كربن ، دماي جوش بالا مي‌رود و با شاخه‌دار كردن زنجير ، دماي جوش پايين مي‌آيد، اما نكته غير عادي در مورد الكلها اين است كه آنها در دماي بالا به جوش مي‌آيند. اين دماي جوش بسيار بالاتر از دماي جوش هيدروكربنها با وزن مولكولي يكسان است و حتي از دماي جوش بسياري تركيبها با قطعيت قابل ملاحظه بالاتر است.
دماي جوش بالاي آنها ، به علت نياز به انرژي بيشتر براي شكستن پيوندهاي هيدروژني است كه مولكولها را در كنار هم نگه داشته‌اند. حل شدن الكلها رفتار الكلها بعنوان حل شده نيز توانايي آنها براي تشكيل پيوندهاي هيدروژني را منعكس مي‌كند. برخلاف هيدروكربنها ، الكلهاي سبك با آب امتزاج‌پذيرند. از آنجا كه نيروهاي بين مولكولي الكلها همانند نيروهاي بين مولكولي آب است، دو نوع مولكول با يكديگر قابل اختلاط هستند. انرژي لازم براي شكستن يك پيوند هيدروژني بين دو مولكول آب يا دو مولكول الكل ، با تشكيل يك پيوند هيدروژني بين يك مولكول آب و يك مولكول الكل تامين مي‌شود.

آلدهيد:يك آلدهيد داراي گروه عامل –CHOدر مولكول آلي مي باشد.كلمه آلدهيد(Aldehyde)از دو اژه الكل وهيدروژن گيري گرفته شده است.هرگاه از الكل نوع اول هيدروژن گيري شود در آن صورت توليد مي گردد كه آلدهيد ناميده مي شود.
كتون: يك كتون يك گروه عاملي است كه با يك گروه كربونيل كه با دو اتم كربن ديگر پيوند دارد ؛ شناخته مي‌شود. يك كتون را مي‌توان با فرمول زير بيان كرد.
R۱(CO)R۲
اتم كربن كه با دو اتم كربن پيوند دارد آن را از گروه‌هاي عاملي كربوكسيليك اسيدها ، آلدهيدها، استرها، آميدها و ديگر تركيب‌هاي اكسيژندار جدا مي‌كند. پيوند دوگانهٔ گروه كربونيل نيز كتون‌ها را از الكل ها و اترها باز مي‌شناساند.
به كربني كه به كربن گروه كربونيل چسبيده كربن آلفا و به هيدروژني كه به اين كربن چسبيده هيدروژن آلفا گويند. در حضور يك كاتاليزور اسيدي كتون به keto-enol tautomerism مربوط مي‌شود. واكنش با يك پايه قوي انول متناظر را نتيجه ميدهد.

خواص شيميايي آلدهيد ها و كتون ها:
آلدهيد ها وكتون ها در چند نوع فعل و انفعال شركت مي كنند كه اهم آن به قرار زير است:
1)حمله الكترونخواهي اسيدهاي لوئيس روي اكسيژن گروه كربونيل موجب افزايش دانسيته بار مثبت كربن گروه كربونيل مي شود كه در نهايت موجب افزايش خصلت اسيدي پروتون ههاي كربن هاي آلفاي كربونيل مي گردد.صحت اين نكته به وسيله روش هاي افزاري تائيد شده است.
2)حمله هسته خواهي بركربن گروه كربونيل دومين دسته وسيع از واكنشهاي آلدهيد ها وكتون ها را تشكيل مي دهد.به عنوان مثال از افزايش آب بر آلدهيد ها وكتون ها ديول دوقلو(gemdiol)ايجاد مي شود و درصد تشكيل آن به ساختمان ماده و به پايداري محصول حاصل بستگي دارد.به عنوان مثال مقدار ديول دوقلوي حاصل از استون در دماي 20درجه سانتي گراد خيلي كم و قابل اغماض است در صورتيكه آلدهيد فرميك و تري كلرو استالدهيد به خوبي و به طور كامل به ديول دو قلو تبديل مي شوند.

تهيه آلدهيد ها و كتون ها از راه اكسايش الكل ها:
مصرف زياد آلدهيد و كتون در سنتزهاي آلي باعث مي شود كه نحوه تهيه آنها اهميت بسياري داشته باشد.اين اجسام را مي توان از آلكين ها –كربوكسيليك اسيدها و مشتق كربوكسيليك اسيدها سنتز كرد.آلكينها دراثرآبداركردن باكاتاليزور اسيد به وسيله هيدروبورداركردن-اكسايش به آلدهيد يا كتون تبديل مي شوند.
كربوكسيليك اسيدها يا مشتقات آنها با تركيبات آلي فلزدار يا معرف هاي كاهند ديگر تركيب مي شوند و آلدهيد يا كتون مي دهند.با وجود اين يكي از معمولترين روش هاي سنتزي اكسايش الكل هاي نوع اول و دوم با كروميك اسيد. H2CrO4 يا پتاسيم پرمنگنات است.
در اين گزارش كار نحوه مصرف كروميك اسيد در تبديل الكلها به آلدهيد ها و كتون ها مورد بحث قرار مي گيرد.
كروميك اسيد براي مدت طولاني پايدار نيست و بنابراين آن را در هنگام لزوم از تركيب سديم يا پتاسيم دي كرومات با اسيد اضافي مانند سولفوريك يا اسد استيك يا با انحلال كروميك انيدريد در آب تهيه مي كنند.
در روش اخير سولفوريك اسيد يا استيك اسيد نيز اضافه مي شود زيرا كه سرعت اكسايش الكل ها با كروميك اسيد در محلول اسيدي بسيار زيادتر است.در تهيه يا اكسايش اجسامي كه در محيط اسيدي قوي تجزيه مي شوند كروميك انيدريدرا در پيريدين حل مي كنند يا پتاسيم پرمنگنات بازي را به عنوان معرف اكسيد كننده به كار مي برند.

الكلها در مجاورت كروميك اسيد به استر تبديل مي شوند.اين عمل كاملا به واكنش الكل ها وكربوكسيليك اسيدها شباهت دارد.
وجود چند واكنش جانبي مهم اكسايش الكل نوع اول به آلدهيد را پيچيده مي كند.
به احتمال زياد مهمترين واكنش جانبي اكسايش سريع آلدهيد با كروميك اسيد و تبديل آن به كربوكسيليك اسيد است.براي تقليل اين اكسايش اضافي نامطلوب كروميك اسيد را به الكل نوع اول اضافه مي كنند تا عامل اكسنده اضافي در مخلوط واكنش موجود نباشد وهم چنين آلدهيدرا در هنگام تشكيل از مخلوط واكنش تقطير مي كنند.بنابراين چنان چه در اكسايش با كرو ميك اسيد لازم باشد كه آلدهيد با بازده زيادي تهيه مي شودبايد آلدهيد موردنظر خيلي فرارباشد يعني در كمتر از حدود 150بجوشد.
كتون ها در محيط اسيدي ملايم در برابر اين اكسنده بسيار پايدارتر از آلدهيدها هستند از اين رو در تبديل الكل هاي نوع دوم به كتون ها ميزان واكنش هاي جانبي كه در اكسايش الكل هاي نوع اول گفته شد چندان قابل ملاحظه نيستند.ولي در شرايط بازي يا اسيدي قوي كتون هايي كه به فرم انولي در مي آيند اكسيد مي شوند و به دو قسمت كربونيل دار تجزيه مي شوند.براي مثال مي توان سيكلو هگزانول را با كروميك اسيد اكسيدكرد وبازده زيادي از سيكلوهگزانون به دست آورد ولي اين جسم در اثر تركيب با پتاسيم پرمنگنات در محيط بازي ضعيف به آديپيك اسيد تبديل مي شود.بدون شك در اين واكنش ابتدا كتون به يون انولات تبديل مي شود تبديل مي شودو بعداين يون با پرمنگنات اكسيد مي شود.
سيكلوهگزانون يك كتون متقارن است و فقط يك يون انولات مي دهد.چنان چه كتون متقارن نباشد دو يون انولات متفاوت تولي مي شود وهر يك از آنها با پرمنگنات به محصول جداگانه اي اكسيد مي شود.در اكسايش كتون هاي نامتقارن مخلوط پيچيده اي از چند محصول تشكيل مي شود وچنين مشكلي مصرف سنتزي اين واكنش ها را كم مي كند.
استرها:
يك استر از واكنش يك اسيد آلي با يك الكل توليد مي شود.استرها داراي گروه عامل-COO-بوده كه از يك پيوند دوگانه كربن-اكسيژن(-C=O)ويك پيوند ساده كربن-اكسيژن(C-O-)تشكيل شده اند.اغلب استرها فرار هستندوداراي بوي مطبوعي مي باشند.رايحه طبيعي بسياري از گلها وطعم بسياري ازميوه ها به حضور يك يا چند استر بستگي دارد.بعضي از استرهاي طبيعي مهم در چربي وروغن ها(روغم برزك-روغن دانه پنبه-روغن زيتون)در سنتزمارگارين(كره نباتي)كره بادام زميني وعصاره ي سبزيجات به كار مي روند.

شناسايي گروههاي عاملي:
در شناسايي يك جسم مجهول پس از تجزيه و تعيين خواص فيزيكي آن با توجه به نتايج حاصله بايد آزمايشات شناسايي گروههاي عاملي را روي نمونه انجام داد. مثلا اگر در تجزيه عنصري نمونه وجود O اثبات شده، حال اين مسئله پيش مي آيد كه اكسيژن ممكن است به صورت گروه –C=O يا –OH يا C–O–C و يا غيره باشد. بنابر اين يك سري آزمايشات براي تشخيص گروه عاملي نمونه لازم است. نكته اي كه معمولا بايد به آن توجه كرد اين است كه چنانچه در انجام آزماشات براي حل كردن نمونه از يك حلال استفاده نموديد براي اطمينان خاطر براي اينكه حتما بدانيد كه حلال با معرف وارد واكنش نشده يك شاهد تهيه كنيد. بدين ترتيب كه در يك لوله مقداري حلال ريخته و به همان اندازه معرفي اضافه كنيد كه به محلول شامل حلال و نمونه مورد نظر اضافه نموده ايد و دو لوله را با يكديگر مقايسه كنيد.

بخش عملي:

شناسايي آلكنها:
 الف)آزمايش برم در استيك اسيد: در يك لوله آزمايش 1 ميلي ليتر سيكلوهگزن ريخته و به آن محلول Br2/CH3COOH قطره قطره اضافه كنيد، با از بين رفتن رنگ برم ميتوان نتيجه گرفت كه برم در واكنش شيميايي شركت كرده و مصرف ميشود.
پرمنگنات پتاسيم: يك قطره سيكلوهگزن را در 2 ميلي ليتر آب حل كرده و به آن 3 قطره محلول KMnO4 (ب اضافه نمائيد و محلول را خوب به هم زده و نتيجه مشاهده شده را يادداشت كنيد.
شناسايي الكلها:
الف) حلاليت: 6 لوله آزمايش برداشته و در هر كدام 1 ميلي ليتر آب ريخته و هر يك از الكلهاي زير ر ا به يكي از لوله ها اضافه كنيد و هم بزنيد. 1) متانول 2) اتانول 3) پروپانول 4) نرمال بوتانول 5) بوتان 2-اُل 6) 2-متيل پروپان 2 - اُل
سپس اين آزمايش را براي حلال هگزان تكرار كنيد و نتايج هر كدام را بنويسيد.
ب)  انيدريدكروميك: 3-1 ميلي ليتر از هر يك از الكلهاي فوق را در لوله آزمايش ريخته به آن يك الي دو قطره معرف انيدريد كروميك اضافه كنيد. تشكيل رسوب سبز مايل به آبي دليل بر مثبت بودن آزمايش است. اين آزمايش براي الكلهاي نوع اول و دوم جواب مثبت ميدهد.
ج) يدوفرم: در يك لوله آزمايش 5/0 ميلي ليتر اتانول ريخته بدان 1mL سود 10% افزوده و آنقدر به محلول اخير محلول يد در يديد پتاسيم (I2/KI) اضافه كنيد تا رنگ قهوه اي محلول اخير باقي بماند. بعد رنگ يد اضافي را با يك قطره سود 10% همراه با تكان دادن از بين ببريد. حال لوله را از آب پر كرده و آنرا براي 15 دقيقه به حال خود بگذاريد. تشكيل رسوب زرد ليموئي (رسوب يدوفرم) دليل بر مثبت بودن آزمايش استاين آزمايش را براي متانول – نرمال بوتانول – استن – بنزآلدئيد – استوفنون – ترشري بوتيل الكل انجام دهيد.
د) استري شدن الكلها توسط اسيدهاي آلي: يك قطره از استيك اسيد غليظ را وارد 1mL اتانول نموده و قطره اي اسيد سولفوريك غليظ بدان اضافه كنيد حال محلول را در حمام آب گرم حرارت داده تا بجوش آيد، پس از مدتي بوي مخصوصي به مشام ميرسد. نوع بوي حس شده را با بوي اسيد مقايسه كنيد.
آزمايش لوكاس:

 بر روي نيم ميلي ليتر از ترشري بوتيل الكل 3 ميلي ليتر اسيد كلريدريك غليظ بريزيد. محلول ابتدا بيرنگ است ولي كم كم كدر شده و رسوب ميدهد. مشخصات رسوب را نوشته و اين آزمايش را براي اتانول و بوتان 2-اُل هم انجام دهيد
شناسايي آلدئيدها و كتونها
الف)  2، 4 دي نيترو فنيل هيدرازين: 1 ميلي ليتر استن در لوله آزمايش ريخته و بدان چند قطره معرف 2، 4 دي نيتروفنيل هيدرازين اضافه كنيد و مشاهده خود را يادداشت كنيد. اين آزمايش را روي بنزآلدئيد و استوفنون نيز انجام دهيد. اين آزمايش به آلدئيدها و كتونها جواب ميدهد.
ب) سديم بي سولفيت: يك ميلي ليتر از معرف غليظ را در يك لوله آزمايش ريخته به آن 3/0 ميلي ليتر از جسم مورد نظر اضافه كنيد و شديدا تكان دهيد، تشكيل رسوب سفيد دليل بر مثبت بودن آزمايش است. اكثر گروههاي كربونيل فعال به اين آزمايش جواب مثبت ميدهند، چون اين واكنش نوكلئوفيلي است هرچقدر گروه كربنيل مثبت تر باشد امكان جواب مثبت بيشتر است، در نتيجه اين آزمايش بيشتر مخصوص آلدئيدها ميباشد. اين آزمايش را براي استون و بنزآلدئيد انجام دهيد.
ج) تالنز: 1 ميلي ليتر بنزآلدئيد در لوله آزمايش ريخته و به آن 1 ميلي ليتر از معرف تازه تهيه شده اضافه كنيد. در صورت لزوم كمي حرارت دهيد (توسط حمام آب گرم ملايم) تشكيل آئينه نقره اي مثبت بودن آزمايش را نشان ميدهد.
د) معرف كروميك اسيد: 1 قطره از جسم مايع يا يك صدم گرم از جسم جامد را در 1 ميلي ليتر استون حل كنيد و چند قطره معرف به آن اضافه نمائيد.

 

 روش انجام ازمایش:

۲ گرم هیدروکسیل امین هیدرو کلرید را در ۲۰ میلی لیتر اب مقطر حل می کنیم .سپس به ان ۱۲ میلی لیتر هیدروکسید سدیم ۳ نرمال اضافه نمایید و پس از ان ۲ گرم سیکلو هگزانون به ان بیافزایید به محلول حاصل انقدر قطره قطره سود اضافه نمایید  تا محلول خنثی شود . محلول را با هم زن انقدر بهم میزنیم تا رسوب زیادی تشکیل شود و تمام نوکلیوفیل با سیکلو هگزانون واکنش دهد.

عوامل خطا:

هیدروکسیل امین مایع در مجاورت هوا اکسیده می شود به دلیل نا پایدار بودن این ترکیب از نمک هیدروکسیل امین هیدرو کلرید استفاده می شود برای ازاد کردن نوکلئوفیل از نمک به باز نیاز داریم تا محلول خنثی شود اما اگر محیط قلیایی شود گروه   به عنوان نوکلئوفیل رقابت می کند.اگر محیط   اسیدی باشد موجب پروتونه شدنه سیکلو هگزانون شده و این ترکیب تمایلی به واکنش با نوکلئوفیل ندارد.

نتیجه گیری:

می توان نتیجه گرفت که از واکنش دادن هیدروکسیل آمین و سیکلو هگزانون  به تولید محصول سیکلوهگزانون اکسیم رسید.

منابع:

1)كتاب آزمايشگاه شيمي عمومي2-نويسندگان:جو.ا.برن-جيمزاي.بردي-مترجمان:ليلا حجت كاشاني-دكتر رحمت الله رحيمي
2)كتاب شيمي آلي تجربي نوين- نام نويسندگان:رابرتس-گيلبرت-ردوالد-وينگرو-نام مترجم:هوشنگ پير الهي

 

 

آسیل دار شدن مشتقات آمین های آروماتیک

به نام خدا

تاریخ انجام آزمایش:

26/8/90

تاریخ تحویل گزارش:

3/9/90

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

آسیل دار شدن مشتقات آمین های آروماتیک

هدف:

تهیه استانیلید

تئوری آزمایش:

 آمین های استیل دار شده آروماتیک به عنوان مسکن درد اهمیت ویژه ای دارند و در زمره داروهایی که بدون نسخه پزشک خریداری و مورد استفاده قرار می گیرند. استانیلید ، فناستین و استامینوفن مسکن های ملایم و کاهش دهنده تب می باشند.

استانیلید خالص سمی است و از راه پوست به بدن صدمه می زند. از استانیلید در تهیه داروها و رنگها و همچنین به عنوان تثبیت کننده به محلول آب اکسیژنه استفاده می شود.

استانیلید یا همانN -فنیل استامید دارای فرمول C₆H₅NHCOCH₃ بوده و جزء دسته آمین های نوع دوم است. با وجود آنکه از این ماده در تهیه داروها استفاده می شود.

مصرف زیاد یا طولانی استانیلید سبب بیماری خونی بنام مت هموگلوبینمیا می شود. در این بیماری ، اتم آهن مرکزی هموگلوبین از حالت آهن(II) به حالت آهن(III) تبدیل می شود و مت هموگلوبین می دهد. مت هموگلوبین نمی تواند حمل اکسیژن را در خون انجام دهد و نتیجه آن نوعی کم خونی است که با کاهش هموگلوبین یا از دست رفتن سلول های قرمز همراه است.

از واکنش آمین با اسید انیدرید ، آمید تشکیل می شود. استیل دار شدن آمین از  راه های متفاوتی انجام می شود که عبارتند از واکنش آمین با استیک انیدرید ، استیل کلرید و یا استیک اسید گلاسیال. استفاده از استیک انیدرید برای سنتز آزمایشگاهی ارجحیت دارد. زیرا خلوص محصول و بازده آن مناسب است.

سنتز استانیلید از آنیلین:

استیل دار کردن آنیلین با استفاده از استیک انیدرید در محیط اسیدی به سادگی و با راندمان نسبتا خوبی امکانپذیر است. عامل استیله کننده در این آزمایش استیک انیدرید میباشد

آنیلین

انواع آنیلین

۱) تجاری

۲) خالص شیمیایی

کاربرد و مصارف:

۱) بطور وسیع در ساخت رنگهای نساجی و مواد میانی رنگهای نساجی استفاده می شود.

۲) در صنایع لاستیک سازی ، از مشتقات آنیلین به عنوان تسریع کننده و تقویت و استحکام لاستیک و ضد اکسید شدن استفاده می شود.

۳) در صنایع داروسازی ، آنیلین در ساخت داروهای سولفانیل آمید و عوامل شیرین کننده سنتتیک مصرف می شود.

۴) آنیلین همچنین در صنایع انفجاری از اهمیت خاصی برخوردار است و در ساخت ژلاتین و نیتروتولوئن استفاده می شود.

خصوصیات آنیلین:

۱) آنیلین ماده ای است که سریعاً در مجاورت هوا و نور قهوه ای رنگ می شود.

۲) وزن مولکولی آنیلین ۱۲/۹۳ می باشد.

۳) نقطه ذوب آنیلین ۲/۶ درجه سانتیگراد است.

۴) نقطه جوش آنیلین ۴/۱۸۴ درجه سانتیگراد است.

۵) وزن مخصوص آن ۰۲۳۶/۱ است.

۶) محلول در الکل و اتر است.در آب حلالیت اندکی دارد.

روش تولید آنیلین:

چندین روش ساخت آنیلین وجود دارد که عبارتند از:

۱) از نیتروبنزن بوسیله احیاء

۲) از کلروبنزن بوسیله آمونولیز

۳)از نیتروبنزن بوسیله هیدروژن دارکردن کاتالیستی فاز بخار

استانیلید:

استانیلید یا فنیل استامید نرمال یا استانیلین نرمال یک ماده ورقه ای (پرکی شکل) سفید یا کرم رنگ می باشد. این ماده در انواع بی رنگ، کریستالی براق نیز موجود است. از این ماده به عنوان تب بر و ضد درد استفاده می گردد. همچنین استانیلید به عنوان یک ماده میانی در ساخت رنگینه ها نقش حیاتی ایفا می کند.

خصوصیات:

۱) استانیلید یک پودر سفید رنگ یا کرم رنگ یا به صورت ورقه ای می باشد.

۲) وزن مولکولی آن برابر ۱۶/۱۳۵ می باشد.

۳) وزن مخصوص استانیلید ۲۱/۱ می باشد.

۴) نقطه ذوب آن ۲/۱۱۴ درجه سانتیگراد می باشد.

۵) نقطه جوش استانیلید ۸/۳۰۳ درجه سانتیگراد می باشد.

۶) در الکل، اتر و بنزن حلالیت دارد.

۷) حلالیت آن در آب ناچیز است.

کاربرد و موارد مصرف:

استانیلید به گسترده به عنوان تب بر و ضد درد استفاده می شود. مصرف اصلی استانیلید به قرار زیر می باشد.

۱) داروئی

۲) مواد میانی و ساخت رنگهای نساجی

۳) به عنوان تسریع کننده در صنایع لاستیک سازی

۴) پایدار کننده پراسید

انواع:

۱) صنعتی

۲) فوق العاده خالص

بررسی جایگاه صنعتی

در حال حاضر بین ۸ تا ۱۰ سازنده استانیلید در کشور هندوستان وجود دارد که مجموع ظرفیت آنها بالغ بر ۲۸۵۰ تن می باشد. هر چند تولیدات آنها بالغ بر ۲۱۰۰۰ تن می باشد ولی میزان تقاضای آن حدود ۳۲۰۰ تن تخمین زده می شود.

روش تولید:

دو روش عمده جهت تولید استانیلید وجود دارد.

۱) از آنیلین و اسید استیک

فرمول واکنش : (بازده ۹۰ درصد)

آب استانیلید اسید استیک آنیلین

۲) از آنیلین و انیدرید استیک

فرمول واکنش:

آب استانیلید انیدرید استیک آنیلین

اگر یک گروه OH به استانیلید اضافه شود استامینوفن تولید می شود

نام:	استیک انیدرید Acetic anhydride
نام دیگر:	استیل اکسید Acetyl oxide
فرمول مولکولی:	C4H6O3
جرم مولکولی (گرم بر مول):	۱۰۲٫۰۹
نقطه ذوب (درجه سانتیگراد):	-۷۳
چگالی (گرم بر سانتیمتر مکعب):	۱٫۰۸
حالت:	مایع
رنگ:	بدون رنگ
pH:	~3
خطرات:	آتشگیر، مضر، خورنده

 

نام:	آنیلین Aniline
نام دیگر:	آمینوبنزن Aminobenzene   فنیل آمین Phenylamine
شکل مولکول:	در بالا ذکر شده
فرمول مولکولی:	C6H7N
جرم مولکولی (گرم بر مول):	۹۳٫۱۳
نقطه ذوب (درجه سانتیگراد):	-۶٫۲
درجه احتراق (درجه سانتیگراد):	~۱۹۰
چگالی (گرم بر سانتیمتر مکعب):	۱٫۰۲
حالت:	مایع
رنگ:	بدون رنگ
pH:	~8.8
خطرات:	سمی، خطرناک برای محیط

ابزار و مواد لازم:

پیست آب مقطر-ارلن-استوانه مدرج-پیپت-چراغ بونزن-ترازو-کاغذ صافی-قیف      شیشه ای

آنیلین-استیک انیدرید

 

شرح آزمایش:

ابتدا ۲ccآنلین را درون یک ارلن ریختیم و به آن ۱۵ccآب اضافه می کرنیم.بهم می زنیم وبه محتویات ارلن۲٫۵cc هم استیک انیدرید اضافه کردیم

مخلوط را به شدت هم می زنیمتا رسوبت کرم رنگی تشکیل شود.

حال ۴۰ml آب به محتویات ارلن اضافه می کنیم وروی شعله ملایم حرارت می دهیم تا محلول شفافی به دست آید. درون محلول زغال سیاه می ریزیم وبعد روی شعله قرار می دهیم

شعله را قطع کرده و صبر می کنیم تا محلول در هوای آزاد خنک شود و کریستال هایی درون ارلن تشکیل شود.کریستال ها را توسط کاغذ صافی از محلول جدا می کنیم و می گزاریم تا کاملا خشک شود.

حال استانیلید به دست آمده را به کمک ترازو وزن می کنیم و در آخر می توانیم راندمان را نیز محاسبه کنیم.

	d	M
آنیلین	۱٫۰۳۹	۹۳٫۱۳
استیک انیدرید	۱٫۰۸	۱۰۳٫۹

 

نتیجه گیری:

با نحوه تولید استانیلید که یک داروی شیمیایی و یکی از ارکان تولید استامینوفن است آشنا شدیم.

موارد خطا:

اگر زیاد حرارت دهیم روغین تیره رنگی ایجاد میشود که این همان خطای آزمایش است.

منابع:

کتاب روش های آزمایشگاههای شیمی مولف: دکتر زهره حبیبی و الهه کنوز

کتاب شیمی آلی تالیف:موریسون و بوید

         

دی آزویی شدن

به نام خدا

تاریخ انجام آزمایش:

10/9/90

تاریخ تحویل گزارش:

17/9/90

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش :

دی آزویی شدن

هدف آزمایش:

در اين آزمايش انتظار مي رود دانشجو با رنگهاي آلي وسيستم هاي رنگيار بيشتر آشنا شده وتغييرات در محيط  اسيدي و بازي را درك كنند.

تئوری آزمایش:

واکنش دی آزوتاسیون برای اولین بار توسط دانشمندی به نام گریس کشف شد که باعث یک تحول در صنایع رنگسازی گردید.در این واکنش فنلها و نفتلها به عنوان کوپلاسیون به کار برده میشوند.از موادی که در تهیه این نوع رنگها به کار برده میشوند میتوان به اسید کلریدریک و سدیم نیتریت و بتا نفتول اشاره نمود.

این رنگها به سه دسته رنگهای منوآزو- دی آزو و پلی آزو دسته بندی میشوند.تهیه رنگ اورانژ 2 یک نمونه از این نوع رنگها میباشد.تهیه این رنگ دو مرحله دارد.که در مرحله اول سولفانیلیک اسید به اضافه شده و در مرحله بعدی بتا نفتول و سپس این دو را روی هم میریزند.که یک رنگ دی آزونیوم تشکیل میشود.

با توجه به اینكه سنتز برخی از رنگهای دی آزونیوم بر پایه α - نفتول و β - نفتول نیازمند شرایط ویژه از قبیل دمای پایین و یا استفاده از اسید های غلیظ و حتی در برخی موارد فشارهای بالا می باشد. علاوه بر صرف هزینه بالا و دشواری فراوان تامین شرایط واكنش، استهلاك دستگاه های تولید رنگ در نتیجه استفاده از اسیدهای غلیظ نیز یكی از معایب این سیستم می باشد. از مزایای اسیدهای جامد می توان به جابه جایی آسان، كاهش خوردگی راكتور و ظروف، آلایندگی كمتر محیط زیست، جلوگیری از بوجود آمدن محصولات فرعی درفرایند و... اشاره نمود. در میان اسیدهای جامد موجود توجه ما به (2) NaHSO جلب شد كه اسید جامدی بوده كه می تواند تحت شرایط نا همگن هم به عنوان عامل و هم به عنوان كاتالیزور برای تبدیل گروه های اصلی آلی مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از اسید فوق توانستیم برخی از رنگهای دی آزونیوم بر پایه نفتول α - و β - نفتول را در دمای محیط و فشار اتمسفر ، با درصد بالا و زمان كوتاه تولید نمائیم . تست های IR برای تایید فرمول رنگ بر روی نمونه ها انجام گرفت. در ادامه عملیات رنگرزی با رنگهای سنتز شده صورت گرفت و جهت بررسی كیفیت رنگ های تولیدی نیز آزمون های ثبات شستشویی و ثبات نوری بر روی كالاهای رنگ شده انجام شد. نتیجه این آزمایشات نشان داد كه رنگهای سنتز شده در گروه رنگهای دیسپرس قرار می گیرند.

آمینهای آروماتیک ، ترکیباتی هستند که گروه آمین به حلقه آروماتیک یا هترو آروماتیک متصل است. با شناختی که از حلقه آروماتیک و ساختار نیتروژن وجود دارد، به‌سهولت می‌توان پیش‌بینی کرد که حلقه آروماتیک موجب افزایش قدرت اسیدی و کاهش خصلت بازی آمین‌های آروماتیک می‌شود.

روشهای تهیه آمین‌های آروماتیک :

 

روش آزمایشگاهی :

روش ساده برای سنتز آمین‌های آروماتیک ، احیای ترکیبات نیترو است. معمولا در آزمایشگاه از اسید کلریدریک و فلزاتی چون روی ، قلع ، یا آلومینیم و حتی برای احیای گروههای نیترو استفاده می‌شود.

روش صنعتی:

در صنعت برای احیای مشتقات نیترو و تبدیل آن به آمین مربوطه از آهن قراضه استفاده می‌شود و مقدار کمی اسید بعنوان کاتالیزور به محیط اضافه می‌گردد. مزایای این روش در این است که گذشته از آمین ، اکسید آهن نیز تولید می‌شود. همچنین می‌توان با اندکی تغییر در شرایط کار به مشتقات آریل هیدروکسید آمین ، آزو بنزن ، دی‌فنیل هیدرازین و N– اکسی دی آزوبنزن نیز رسید که به آن ، سنتز Haber گویند.

استفاده از کاتالیزورها :

در حضور کاتالیزورهایی مثل نیکل ، پلاتین یا پالادیم نیز می‌توان ترکیبات نیترودار را هیدروژن‌دار کرد و آمین مربوطه را بدست آورد. با این روش آمین‌های آروماتیک در مقیاس تجاری تهیه می‌شود.

واکنشهای حذف – افزایش :

اگر هالیدهای آروماتیک تحت تاثیر آمیدورسدیم در آمونیاک مایع قرار داده شوند، ابتدا واکنش حذف انجام می‌گیرد و ترکیب فعالی به نام بنزاین تولید می‌شود که تحت تاثیر آمیدورسدیم قرار گرفته ، آمین مربوطه را تولید می‌نماید. واکنش مشابه با هالیدهای نفتالین به تشکیل دو نوع آمین منجر می‌شود.

واکنشهای جانشینی هسته‌خواهی:

روش دیگر تهیه آمین‌های آروماتیک ، انجام واکنشهای جانشینی هسته‌خواهی است. بعنوان مثال از واکنش آنیلین با نمک آنیلینیوم هیدروکسید کلراید آمین‌های نوع بالاتر سنتز می‌شود.

تهیه نیتروزو آمین:

هرگاه آمین‌های آروماتیک نوع اول در حضور محلول سرد و آبکی یک اسید معدنی و نیتریت سدیم قرار گیرد، ترکیب N– نیتروزو آمین تشکیل می‌گردد. آمین‌های آروماتیک نوع دوم نیز تحت شرایط ذکر شده بالا ترکیب N – نیتروزوی مربوطه را تولید می‌کنند. آمین‌های آروماتیک سه استخلاف‌دار مانند N و N– دی متیل آنیلین نیز با اسید نیترو واکنش می‌دهند و در نهایت پارا نیتروزو - N و N – دی متیل آنیلین تولید می‌نماید.

 

نمکهای دی آزونیوم:

آمین‌های آروماتیک نوع اول و محلول سرد و آبکی اسیدهای معدنی و نیتریت سدیم با هم واکنش می‌دهند. ابتدا ترکیب N– نیتروزو آمین تشکیل می‌شود که در حضور مازاد اسید معدنی به نمک دی آزونیوم تبدیل می‌گردد. نمکهای دی آزونیوم خیلی فعال هستند بطوریکه در دمای حوالی صفر درجه خود بخود شکسته می‌شوند. از این‌رو لازم است که پس از تولید بلافاصله مصرف شوند.

بطور کلی نمکهای دی آزونیوم آمین‌های آروماتیک در دو دسته مهم از واکنشها شرکت می‌کنند. دسته اول ، واکنشهای جانشینی هستند که در جریان این واکنشها نیتروژن آزاد می‌شود و گروه دیگری بجای آن جانشین می‌گردد. دسته دوم واکنشهای زوج شدن هستند که طی آن ، نمک دی‌آزونیوم از طریق نیتروژن به یک گروه آروماتیک یا هترو آروماتیک متصل می‌شود. هر دو دسته واکنش از نظر سنتزی بسیار با اهمیت هستند.

شناساگر متیل اورانژ ( هلیانتین):

شناساگر معروف هلیانتین ، از واکنش نمک دی آزونیوم سولفانیلیک اسید با N و N– دی متیل آنیلین بدست می‌آید. این ترکیب دارای گروه عاملی -N=N- است. ترکیبات دارای این گروه عاملی به ترکیبات آزوئیک موسومند. خیلی از این ترکیبات در رنگرزی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

استامینوفن:

آنیلین یا پاراهیدروکسی آنیلین در محلولهای آبکی و اسیدی با انیدرید استیک ترکیب می‌شوند و مشتق N – آکسیل‌دار تولید می‌کنند. واکنش آکسل‌دار شدن پاراهیدروکسی آنیلین به داروی بسیار مهم استامینوفن منجر می‌شود.

سولفا پیریدین و سولفا تیازول :

2- آمینو پیریدین و 2- آمینوتیازول با سولفونیل کلرید واکنش می‌دهد و به ترتیب سولفا پیریدین و سولفا تیازول تولید می‌کند که دارای اثرات دارویی بسیار مهم است.

                       

مواد مورد نیاز:

1- پیست و آب مقطر

2- بشر و همزن شیشه ای

3- مخلوط آب و یخ

4- پارانیترو آنیلین. اسید کلریدریک غلیظ. نیتریت سدیم. بتا نفتول

روش کار:

در ارلن مایر 250میلی لیتری، مقدار5/2 گرم سولفانیلیک اسید و 7/. گرم کربنات سدیم و 25 میلی لیتر آب ریخته و گرم کنید تا محلول شفافی بدست آید(چند دقیقه)،محلول را زیر شیر آب سرد کنید تا حرارت آن حدود 15 درجه شود. محلولی از 1 گرم نیتریت سدیم در 5/2 میلی لیتر آب به ارلن اضافه کنید و مخلوط حاصل را به آهستگی وباهم زدن به یک بشر نیم لیتری که محتوی 15 گرم یخ خرد شده و 6/2میلی لیتر کلریدریک اسید غلیظ است،اضافه کنید .پس از 15دقیقه بلورهای دی آزو بنزن تولید می شود .در یک بشر کوچک 8/1گرم  نفتول را در 10 میلی لیتر محلول 10 درصد سدیم هیدرکسید سرد بریزید و آن را سرد کنید تا حرارت محلول به 5 درجه سانتیگراد برسد .همراه با به هم زدن محلول را به بشر یک لیتری محتوی مواد اضافه کنید تا عمل جفت شدن انجام شود و مواد رنگی و خمیری شکل ظاهر شود .مخلوط را خوب به هم بزنید و پس از 15 دقیقه آن را حرارت دهید تا تمام مواد حل شود 5گرم نمک طعام را به مخلوط اضافه کرده تا حلالیت محلول کم شود .سپس مخلوط را حرارت دادهتا محلول جامد آن حل شود.محلول را در هوا آزاد به مدت نیم ساعت قرار داده تا خود به خود سرد شود .سپس توسط یخ سرد کنید بلورها را با قیف بو خنر صاف وبا کمی از محلول زیر صافی شستشو دهید.

نتیجه گیری:

میتوان نتیجه گرفت که جفت شدن با فنولها در محلول نسبتا ً قلیایی ، و جفت شدن با آمین ها در محلول نسبتا ً اسیدی انجام می شود .

ایزومریزاسیون آلی3

 

بسم الله الرحمن الرحیم

عنوان آزمایش:

ایزومریزاسیون آلی3

هدف آزمایش:

تهیه فورمالیک اسید از مالئیک اسید

تاریخ انجام آزمایش:

19/8/90

تاریخ تحویل آزمایش:

                        26/8/90   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تئوری آزمایش:

ایزومر :

دو ترکیب که فرمول مولکولی یکسان ولی آرایش اتمی متفاوت داشته باشد ایزومر نامیده می‌شوند. به عبارتی ترکیباتی که دارای فرمولهای بسته مشابه ولی فرمولهای گسترده متفاوت باشند را ایزومری می‌گویند. چنین ترکیباتی در خواص شیمیایی و فیزیکی باهم فرق دارند. این کلمه از واژه یونانی isos به اضافه meros به معنای (ساخته شده از بخش‌های یکسان ) گرفته شده است.

ریشه لغوی :

واژه ایزومری اولین بار به توسط برزلیوس (J.J.Berzelius) برای معرفی ترکیبات شیمیایی گوناگون دارای ترکیب درصد عناصر یکسان ، به عبارت دیگر تناسبهای نسبی یکسان عناصر سازنده ، مورد استفاده واقع شد. این احتمال که یکسانی ترکیب درصد عناصر سازنده بتواند دلالت بر وجود دو یا چند ماده به عنوان ایزومرهای یکدیگر نماید، از تئوری ساختمانهای آلی مشتق شده است. در حالت کلی ، می‌توان ایزومرها را به دو نوع ایزومری ساختمانی یا ایزومر بنیادی و ایزومری فضایی تقسیم‌ بندی نمود. که هر کدام از این ایزومرها دارای انواع مختلف می‌باشند.

ایزومری ساختمانی:

1.ایزومر اسکلتی

2.ایزومر موضعی

3.ایزومر عاملی

ایزومر فضایی :

1. ایزومر هندسی

2.ایزومر نوری

 

 

*ایزمری ساختمانی :

ایزومر های بنیادی با هم ارتباط نزدیکی دارند .

ایزومر اسکلتی میتوان n- بوتان و ایزو بوتان را نام برد، که هر دو دارای فرمول عمومی یکسان ولی مولکولها دارای بنیاد متفاوت هستند.پروپیل کلراید و ایزو پروپیل کلراید هر دو دارای فرمول مولکولی یکسان هستند ولی موضع اتم کلر در زنجیر سه کربنه دو ایزومر متفاوت است که این نوع ایزومری را ایزومری موضعی میگویند.                                                                  

برای ایزومری عاملی می توان مثال اتیل الکل و متیل اتر را که دارای فرمول مولکولی یکسان  هستند ولی محل اتصال اکسیژن باعث ایجاد دو ایزومری با گروه های عاملی متفاوت می شود را نام برد. 

*علم شیمی آلی ، مبتنی بر ارتباط بین ساختار مولکولی و خواص ترکیب است. آن بخشی از این علم که با ساختار در سه بعد می‌پردازد شیمی فضایی ، Stereo Chemistry ، نام دارد (واژه یونانی:Stereos به معنای جامد) .

 ایزومری فضایی  :

یک بخش از شیمی فضایی ، ایزومری فضایی است. ایزومرها ترکیبات متفاوتی هستند که فرمول مولکولی یکسانی دارند. ایزومرهای خاصی که فقط از نظر جهت گیری اتمها در فضا باهم تفاوت دارند اما از نظر نحوه اتصال اتمها به یکدیگر ، شبیه یکدیگرند، ایزومرهای فضایی نام دارند.

ایزومری هندسی  :

ترکیبات وقتی ایزومرهای فضایی یکدیگرند که در فضای کوئوردیناسیون خود لیگاندها یا گروههای یکسان داشته باشند ولی نحوه آرایش آنها در فضا متفاوت باشد. یک نوع این ایزومر فضایی ، ایزومری هندسی ، یا ایزومری سیس- ترانس ، است. در آلکنها ، وقتی گروههای مشابه در یک طرف پیوند دوگانه باشند، ایزومر سیس و اگر در دو طرف پیوند دوگانه باشند، ایزومر ترانس است. اگر دو گروه مشابه به یک کربن آلکن متصل باشد، ایزومری سیس و ترانس وجود ندارد. اما اگر گروههای مختلف به کربنهای پیوند دوگانه متصل باشند، ایزومری هندسی دیده‌ می‌شود.
اگر در آلکنها ، فقط یک اتم هیدروژن و سه عامل جانشینی دیگر داشته باشیم، بجای سیس و

 

ترانس از سیستم Z و E استفاده می‌کنیم. روی کربن متصل به پیوند دوگانه دو گروه وجود دارد یکی از این دو گروه بر دیگری ارجحیت دارد. آن گروه را مشخص می‌کنیم. مشخص کردن آنها به عدد اتمی عنصر متصل به کربن بستگی دارد که هر چه بیشتر باشد، ارجحیت بیشتری دارد. در مورد ترکیبات کوئوردیناسیون ، این نوع ایزومری در اثر اشغال موقعیت‌های مختلف در اطراف اتم مرکزی توسط لیگاند بوجود می‌آید و در گونه‌های مسطح مربعی و هشت وجهی اهمیت بیشتری دارد. برای مثال در ایزومر سیس- دی کلرو دی آمین پلاتین (II) اتم‌های کلر روی گوشه‌های مجاور مربع (در امتداد یک ضلع) واقع شده‌اند، در حالیکه در ایزومر ترانس ، اتمهای کلر گوشه‌های مقابل دور امتداد را اشغال می‌کنند. مثلا برای ترکیب دو فرمول گسترده فضایی می‌توان نوشت:

 ایزومری نوری  :

نوع دیگری ایزومر فضایی ، ایزومری نوری است. پاره‌ای از مولکولها و یونها در دو شکل که قابل انطباق بر یکدیگر نیستند، رابطه بین آنها مثل رابطه دستهای راست و چپ است وجود دارند و از چنین مولکولها و یونهایی به عنوان نامتقارن یاد می‌شود و این ایزمرها را انانتیومر (تصویر آینه‌ای) می‌نامند. این ایزومرها دارای خواص فیزیکی یکسان می‌باشند و تنها تفاوت ایزومرهای نوری تاثیر بر نور قطبی شده است.

این نوع ایزومری در مولکولهای کایرال وجود دارد. اگر دو ترکیب از هر لحاظ با هم مشابه باشند بر یکدیگر منطبق می‌شوند در حالیکه یک مولکول کایرال ممکن است دارای یک ایزومر فضایی باشد که بر تصویر آینه‌اش منطبق نیست (انانتیومر). تفاوت چنین ایزومرهایی مانند اختلاف دست چپ و راست است. ایزومر راست گردان (d) نور قطبی شده (نوری که در یک صفحه نوسان می‌کند) را به راست و ایزومر چپ گردان (L) آن به چپ می‌چرخاند. مخلوط مساوی از دو ایزومر را اسمیک می‌نامند، اثری بر نور قطبی شده ندارد.

شباهت و تفاوت ایزومرهای فضایی :

تفاوت جفت ایزومرهای فضایی از نظر ساختار و بنابراین از نظر خواص بسیار کوچک است. اما از نظر همه خواص فیزیکی قابل سنجش ، با یکدیگر مشابهند مگر از نظر تاثیر بر نوعی نور غیر عادی. با استفاده از همین تاثیر متفاوت و دستگاه خاص مربوطه می‌توان دو ایزومر را از یکدیگر باز شناخت.

 

 

کاربرد متفاوت ایزومرهای فضایی  :

با وجود شباهت نزدیک ، وجود اینگونه ایزومرها ، یکی از سنجشگرهای بسیار حساس را برای تشخیص مکانیسم واکنشها در اختیار شیمیدان می‌گذارد. غالبا یکی از این ایزومرها برای مطالعه برگزیده می‌شود. نه به این دلیل که این ایزومرها از نظر شیمی سه بعدی‌اش با ترکیبهای دیگر فرق دارد، بلکه به این دلیل که این ترکیب می‌تواند نکته‌هایی را آشکار سازد که در ترکیبهای عادی پنهان‌اند و باز هم با وجود شباهت نزدیک دو ایزومر فضایی ، ممکن است یکی از آنها یک غذای مقوی یا یک آنتی بیوتیک یا یک داروی محرک قلب باشد، ولی ایزومر دیگر ترکیبی بی‌مصرف باشد.

برای اتمهای هیدروژن در متان سه آرایشی امکان پذیر است که هم ارز باشند:

1. آرایش مسطح که در آن اتم کربن در مرکز یک مستطیل یا مربع و اتمهای هیدروژن در چهار گوشه آن قرار دارند.

2.   آرایش هرمی که در آن اتم کربن در راس هرم و اتمهای هیدروژن در چهار گوشه آن قرار دارند.

3.   آرایش چهار وجهی که در آن کربن در مرکز چهار وجهی و هر اتم هیدروژن در یک گوشه آن است.

فعالیت نوری :

نور خواصی دارد که با در نظر گرفتن آن به عنوان یک پدیده موجی بخوبی درک می‌شوند. موجی که در آن ارتعاشها بصورت عمود بر جهت حرکت نور روی می‌دهند. تعداد سطحهایی که از خط مسیر نور می‌گذرند بی‌شمارند و نور معمولی در همه این سطوح در حال ارتعاش است. اگر مستقیما به باریکه‌ای از نور یک لامپ بنگریم، نوع ارتعاشهایی که روی می‌دهند و همگی عمود بر خط بین چشمان ما و منبع نور (لامپ) هستند را نشان می‌دهد.
نور معمولی ، با عبور کردن از یک عدسی ساخته شده از ماده‌ای به نام "پلاروید" یا از یک قطعه کلسیت (نوعی بلور ) با آرایشی که به نام منشور نیکول معروف است، به نور قطبیده در سطح تبدیل می‌شود. یک ماده فعال نوری ، ماده‌ای است که سطح نور قطبیده را می‌چرخاند. وقتی نور قطبیده در حال ارتعاش در یک سطح معین ، از میان یک ماده فعال نوری می‌گذرد، در حال ارتعاش در یک سطح دیگر پدیدار می‌شود.

 

پلاریمتر :

چگونه می‌توان این چرخش سطح نور قطبیده یعنی این فعالیت نوری را تشخیص داد؟ این پدیده را با استفاده از دستگاهی به نام پلاریتمر می‌توانیم تشخیص دهیم و اندازه گیری کنیم. ما نه تنها می‌توانیم چرخیدن سطح و نیز جهت آن را تشخیص دهیم، بلکه مقدار این چرخش را هم می‌توانیم تعیین کنیم.

چرخش ویژه :

از آنجا که چرخش نوری مورد توجه ما از مولکولهای مجزای ترکیبهای فعال ناشی می‌شود، مقدار چرخش به تعداد مولکولهای موجود در لوله که نور به آنها برخورد می‌کند، بستگی دارد. در مقایسه با یک لوله 10 سانتیمتری ، در لوله 20 سانتیمتری امکان برخورد نور با مولکولها دو برابر است و در نتیجه چرخش نیز دو برابر است. اگر ترکیب فعال بصورت محلول باشد، تعداد مولکولهای برخورد کننده با نور ، به غلظت محلول بستگی خواهد داشت.
در لوله‌ای بطور ثابت ، در مقایسه با محلولی با غلظت یک گرم در 100ml حلال ، در غلظت دو گرم در 100ml ، تعداد برخورد بین مولکولها و نور دو برابر است و در نتیجه مقدار چرخش نیز دو برابر است. با روشن شدن اثر طول لوله و غلظت بر چرخش ، معلوم می شود که مقدار چرخش و نیز جهت آن ، یک خصلت مشخصه هر ترکیب فعال نوری است. چرخش ویژه یعنی تعداد درجه‌های چرخش مشاهده شده در صورتی که لوله‌ای بطول یک دسی‌متر ، 10 سانتیمتر مورد استفاده قرار گیرد و غلظت نمونه 1 باشد.

معمولا این چرخش ، با استفاده از لوله‌هایی با طولهای مختلف و غلظتهای متفاوت از رابطه زیر محاسبه می‌شود.

(X = α/(1Xd

(gr/ml) طول (dm)/چرخش مشاهده شده (درجه) = چرخش ویژه

در این رابطه ، d نمایاننده چگالی یک مایع خالص یا غلظت یک محلول است.
چرخش ویژه نیز همانند دمای ذوب ، دمای جوش ، چگالی ، ضریب شکست و... یکی از خواص یک ترکیب است. به عنوان مثال ، چرخش ویژه 2- متیل -1- بوتانول بدست آمده از روغن فوزل چنین است.

 

 انانتیومر :

ایزومرهایی که تصویر آینه‌ای یکدیگرند را انانتیومر می گویند. دو اسید لاکتیک متفاوتی که مدلهای فضایی متفاوتی دارند و ایزومر فضایی هستند، انانتیومر هستند (در زبان یونانی: enantio به معنای مخالف). دو ، 2- متیل -1- بوتانول ، دو ، Sec - بوتیل کلرید و غیره نیز انانتیومر هستند. انانتیومرها خواص فیزکی مشابهی دارند، مگر از نظر جهت چرخاندن سطح نور قطبیده.

به عنوان مثال ، دو ، 2- متیل -1- بوتانول دارای دمای ذوب ، دمای جوش ، چگالی ، ضریب شکست و خواص فیزیکی دیگر یکسانند و تنها تفاوت آنها این است که نور قطبیده در سطح را یکی به راست و دیگری به چپ می چرخاند. این واقعیت تعجب برانگیز نیست. چون برهمکنشهای دو نوع مولکول با دوستانشان باید یکسان باشد. فقط جهت چرخش متفاوت است. مقدار چرخش یکی است. انانتیومرها خواص مشابهی دارند مگر از نظر واکنش با واکنشگرهای فعال نوری.

کایرالیته :

مولکولهایی که بر تصویر آیینه‌ای خود قابل انطباق نیستند، کایرال هستند. کایرالیته ، شرط لازم و کافی برای موجودیت انانتیومرهاست. مثل این است که بگوییم: ترکیبی که مولکولهایش کایرال هستند، می‌توانند بصورت انانتیومرها وجود داشته باشند. ترکیبی که مولکولهایش ناکایرال هستند (فاقد کایرالیته) ، نمی‌توانند بصورت انانتیومرها وجود داشته باشند.

مخلوط راسمیک :

مخلوطی از انانتیومرها به مقدار مساوی را مخلوط راسمیک می‌گویند. یک مخلوط راسمیک از نظر نوری غیرفعال است. هنگامی که دو انانتیومر باهم مخلوط می‌شوند، چرخش ایجاد شده توسط یک مولکول ، دقیقا با چرخش مخالف ایجاد شده توسط مولکول انانتیومر خود خنثی می‌شود. پیشوند برای مشخص کردن ماهیت راسمیک یک نمونه خاص بکار می‌رود، مانند (±) - لاکتیک اسید یا ± - 2-متیل-1-بوتانول.
خوب است مخلوط راسمیک را با ترکیبی مقایسه کنیم که مولکولهایش به تصویر آینه‌ای خود قابل انطباق هستند. یعنی ترکیب ناکایرال. هر دو ، دقیقا به دلیل یکسانی غیر فعال نوری هستند. به علت توزیع تصادفی تعداد زیادی مولکول ، به ازای هر مولکولی که با نور برخورد می‌کند،

 

مولکول دومی وجود دارد که تصویر آیینه‌ای آن است و دقیقا طوری جهت گیری کرده است که اثر مولکول اول خنثی کند. در یک مخلوط راسمیک ، مولکول دوم ایزومر مولکول اول ایزومر مولکول اول است. در یک ترکیب ناکایرال ، مولکول دوم ایزومر مولکول اول نیست، بلکه مولکول دیگری همانند مولکول اول است.

نو بلور کردن :

نو بلور کردن یکی از تکنیک های خالص سازی است که در آن ماده جامد ناخالص در حداقل مقدار حلال داغ حل میشود و در اثر سرد کردن در محلول رسوب میکند.

ايزومري شدن مالئيك اسيد به فوماريك اسيد  :

اغلب تر كيباتي كه داراي پيوند هاي دوگانه كربن – كربن هستند به صورت دو ايزومر سيس وترانس هستند .در آزمايشي كه شرح داده مي شود مالئيك اسيد به ايزومر ترانس يعني فوماريك اسيد تبديل مي شود واكنشهايي از اين نوع با استفاده از كاتاليزور اسيد انجام مي شود .حلالیت این دو اسید متفاوت است. اختلاف دیگری که وجود دارد در نقطه ی ذوب انهاست و سومین اختلاف تفاوت در   pka و pka2  آنهاست.

باید به خاصیت مالئیک اسید توجه داشت زیرا در مالئیک اسید یک پیونید هیدروژنی درون مولکولی وجود دارد . این در حالی ست که در فوماریک اسید یک پیوند هیدروژنی بین مولکولی وجود دارد.میتوان این خصلت را به خاصیت سیس و ترانس در این مولکول ها نسبت داد.

روش صنعتی تولید مالئیک انیدرید بسیار ارزان تر است . فاز بخار بنزن را توسط اکسیژن هوا و در حضور کاتالیزر پنتا اکسید وانادیم در دمای 400 درجه سانتیگراد اکسید می کنند.

مالئیک اسید دارای ساختار سیس و واکنش داخلی ان تولید انیدرید می کند،فوماریک اسید دارای ساختار ترانس و واکنش داخلی ان تولید انیدرید نمی کند.

 

 

 

 

 

خصوصيات فيزيكی وشيميايي مالئيك اسيد :

Properties
Density and phase	1.59 g/cm3, solid
Solubility in water	78 g/100 ml (25 °C)
Melting point	131 °C
Boiling point	135 °C decomp.
Acidity (pKa)	pka1 = 1.87, pka2 = 6.07
Dipole moment	? D

 

 

General
Systematic name	Maleic acid ,(Z)-Butenedioic acid
Molecular formula	C4H4O4
SMILES	OC(=O)C=CC(=O)O
Molar mass	116.1 g/mol
Appearance	white solid
CAS number	[110-16-7]

 

 روش آزمایش :

10گرم(87./. مول)مالئیک اسید یا 5 گرم مالییک انیدرید را در یک ارلن مایر 250 میلی لیتری قرار دهید.20 میلی لیتر کلریدریک اسید 24./. به آن اضافه کنید ارلن را بچرخانید و به آرامی روی حمام بخار حرارت دهید تا جامد حل شود.وقتی محلول زلال شد,ارلن را روی حمام بخار برای 30 دقیقه به شدت حرارت دهید.بعد از 5 تا 10 دقیقه که از گرم کردن بگذرد رسوب سفیدی در مخلوط واکنش ظاهر می شود.پس از پایان 30 دقیقه حرارت دادن مخلوط واکنش را بگذارید به دمای اتاق برسد.

 

 

 

توده رسوب سفید را روی قیف بخنر صاف کنید و دو بار هر بار با 25 میلی لیتر آب مقطر سرد ارلن و رسوبها را بشوئید.رسوب بلوری سفید را بگذارید در هوا خشک شود و دمای ذوب آنرا اندازه گیری کنید.برای تعیین دمای ذوب فوماریک باید از دستگاه الکترو ترمال استفاده شود.فوماریک اسید قبل از رسیدن به دمای ذوب(300-295)تصعید نمی شود.اگر دمای ذوب پایین باشد(کمتر از285درجه سانتی گراد)بلورها را باید با محلول هیدروکلریک اسید(1نرمال)متبلور کرد.معمولا یک بار تبلور برای خالص کردن محصول کافی است.

 

مواد مورد نیاز:

1- بالون250میلی لیتری و آب مقطر

2- 5گرم(87./. مول)مالئیک اسید و 15 میلی لیتر هیدروکلریک اسید 24./.

3- هیتر

4- قیف و کاغذ صافی

5- حمام بخار

  

 

 

سنتز p-نیترو آنیلین

                                                       

به نام خدا

 

تاریخ انجام آزمایش

3/9/1390

 

تاریخ تحویل گزارش کار

10/9/1390

 

 

 

 

 

       

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمايش : سنتز p-نیترو آنیلین

 

هدف ازآزمايش:دراين آزمايش انتظارمي رود دانشجو با مبحث نيتراسيون تركيبات آلي بيشتر آشنا شده و مباحث ارايه شده در درس تئوري را عيناً مشاهده نمايد.

 

تئوری آزمایش:

 

راجع به آنیلین:

آنیلین دارای خاصیت بازی بوده و مولکولی قطبی است.این ترکیب دارای پیوند هیدروژنی بین مولکول های خود و آب است.لذا علاوه برآن که در آب خوب حل می گردد،دارای نقطه جوش بالائی در حدود 189 درجه سانتیگراد است و ماده ای سمی می باشد،مخصوصاً در موقع کارکردن باید از بخارات آن پرهیز نمود.آنیلین خالص بی رنگ است اما به علت اکسیداسیون جزئی در هوا و نور تغییر رنگ داده و زرد می گردد.حلالیت آن در آب7/3گرم در 100میلی لیتر می باشد . بصورت روغنی شکل بوده و دارای مزه است.

موارد استفاده:

 

1-                      در تهیه رنگها 

2-                      در تهیه مواد شیمیایی ، لاستیکی ، پلاستیکی

3-                      آنیلین در اثر اکسید شدن تولید کینون نموده که ماده حاصله در اثر هیدروژناسیون تبدیل به هیدروکینون می گردد.این ماده در فوتوگرافی  مورد استفاده دارد.

4-                      در تهیه داروهای پزشکی

 

 

 

 

 

نيتراته کردن استانيليد و استيلاسيون:

زمانيکه كه نيترات يا سولفات آنيلين در درجه حرارت پايين توسط نيتريك اسيد و سولفوريك اسيد نيتره گردند، محصول داراي حدود 60% متانيتروآنيلين و 38% پارانيتروآنيلين است، كه همراه با آن مقدار كمي  ارتو نيترو آنيلين نيز وجود دارد. بعلت اكسيدشدن مقداري از آنيلين بهره بالا نمي‌باشد.

مسلما نيترو آنيلين محصول اصلي است زيرا که گروه با بار "مثبت" "NH3-" خاصيت كشندگي الكترون قوي دارد. در ضمن اين گروه شديداً باعث غيرفعال شدن جايگاههاي ارتو و پارا مي‌گردد.مقدار قابل ملاحظه‌اي از پارانيتروآنيلين به وجود مي‌آيد.

نسبت مشاهده شده براي پارا/متا ميزان اثر سوق دهندگي گروه –NH3+ را ارائه مي‌دهد. وسعت نيتراسيون پارا با قراردادن گروههاي متيل پي در پي روي اتم ازت كاهش مي‌يابد، در C6H5-N(CH3)+3 منجر به ايجاد 89% متا و 11% مشتق پارانيترو مي‌گردد.

براي كاهش اكسيداسيون و جلوگيري از اثر سوق دهندگي متا در نمك ايجادي، قبل از نيتراسيون تركيب، آمين آروماتيك را به مشتق استيل تبديل مي‌نمايند. متعاقباً گروه آمين را توسط هيدروليز با محلول آلي اسيدباز برمي‌دارند.

بدين ترتيب آنيلين به استانيليد تبديل شده تحت نيتراسيون معمولي تقريباً تمام آن به پارا نيترواستانيليد تبديل مي‌گردد، كه در اثر هيدروليز آن پارا نيتروآنيلين بدست مي‌آيد.

از آن‌جايي كه فقط مقدار جزئي از ارتو نيترواستانيليد از نيتراسيون حاصل مي‌گردد، روش غيرمستقيم در يك سري واكنش‌ها براي ايجاد ارتو بعنوان محصول اصلي بكار گرفته مي‌شود. انيلين به اسيد سولفانيليكي تبديل مي‌شود كه در آن موقعيت پارا توسط گروه So3H مسدود شده است. نيتراسيون اسيدسولفانيليك توليد -4 آمينو -3 نيتروبنزن سولفونيك اسيد مي‌نمايد، هيدروليز تركيب اخير كه توسط جوشاندن آن با اسيدسولفوريك 60% صورت مي‌گيرد، حذف گروه So3H را باعث شده و ارتو نيترو آنيلين را با حالات خصوصي بالا در اختيار مي‌گذارد.

هر 3 نيتروآنيلين بازهاي بي‌نهايت ضعيفي مي‌باشند، اما از نظر قدرت اسيدي با يكديگر تفاوت قابل ملاحظه‌اي دارند: ارتو> پارا> متا.

مخلوط نيتروآنيلين‌ها را مي‌توان از حل نمودن آنها در اسيدآبي قوي و سپس رسوب‌گيري پي‌در پي، ايزومرهاي ارتو، متا و پارا كه توسط خنثي‌سازي آنها با آمونياك رقيق انجام مي‌شود، جدا نمود.

 

روش كار:

در یک بالن 250 میلی لیتری که مجهز به مبرد حبابدار است 6میلی لیتر نیتروبنزن و 5/7گرم پودر قلع ریخته و 25 میلی لیتر کلریدریک اسید را به وسیله یک مزور اندازه گیری کرده و 4 تا 5 میلی لیتر از آن بالای مبرد به داخل بالن افزوده فلاسک را یکنواخت تکان دهید.این مخلوط را گرم کنید،پس از مدتی واکنش شدت می یابد. چنانچه مخلوط شروع به جوشیدن گرد ،شدت واکنش احیا را با قرار دادن موقتی بالن در داخل آب سرد و ملایم کنید. زمانی که سرعت واکنش اولیه آهسته شد 4 تا 5 میلی لیتر دیگر از اسید را از بالای مبرد به بالن اضافه کنید و بالن را به صورت ممتد تکان دهید .برای آنکه پیشرفت واکنش را تت کنترل داشته باشید ،واکنش را از آنچه که لازم است سردتر نکنید.تا آنجا که امکان دارد بالن را تکان داده و بقیۀ اسید را به روشی که توضیح داده شد،اضافه کنید .در انتهای عمل مخلوط را به مدت سه ربع در داخل حمام آب جوش حرارت دهید (رفلاکس کنید).اگر واکنش پس از این مدت کامل شده باشد ،دیگر بوی نیتروبنزن استشمام نشده و همچنین چند قطره از مخلوط در آب رقیق شود،تولید یک محلول کاملا ً شفاف (یک فازی)را میکند .پس از پایان رفلاکس محتوی بالن را به یک بالن دودهانه منتقل و سپس سرد کنید تا کاملاً جامد شود.چند میلی لیتر سود40% اضافه کنید تا آنیلین جدا شود و سپس آنیلین را با بخار آب تقطیر کنید.

مواد لازم: نیتروبنزن – - پودر قلع – کلریدریک اسید – سود40%

 

خطای آزمایش:

چون در حین افزایش محلول کلریدریک اسید مخلوط گرم می شود باید به خوبی همزده شود.

 

نتیجه گیری:

 

پارا نيترو استانيليداز طريق هيدروليز در محيط اسيدي  دانسیته مي شود و ايجاد پارا نيترو آنيلين مي كند. بدين ترتيب گروه استيل كه براي محافظت گروه عاملي  آمين بكار رفته بود براحتي خارج مي شود.