آنالیز آلی یک موضوع کاربردی مهم است که در شیمی سطح A یاد خواهید گرفت. اگر شما امیدوار به دنبال یک شغل در شیمی، تکنیک های تحلیلی که این مبحث شما را با آنها آشنا می کند بخشی دائمی از حرفه آینده شما خواهد بود.

از جانب تجزیه و تحلیل آلاینده های زیست محیطی برای حل جرایم، تجزیه و تحلیل ارگانیک ابزاری حیاتی است. همچنین در کاربردهای صنعتی و تجاری در همه جا حاضر است.

تجزیه و تحلیل آلی برای تعیین چندین چیز در یک نمونه مشخص استفاده می شود، از جمله فرمول های شیمیایی، گروه های عاملی، ساختارهای مولکولی، درصد اجزای یک مخلوط و خواص ترکیبات آلی.

تجزیه و تحلیل شامل استفاده از چندین تکنیک است و بنابراین مطالعه این موضوع به مهارت های آزمایشگاهی و تجربه عملی نیاز دارد. شما باید بتوانید فرآیندهای آزمایشگاهی کامل را برای هر نوع آزمایش به خاطر بیاورید.

تکنیک های اصلی در تجزیه و تحلیل آلی

در حالی که تجزیه و تحلیل ارگانیک شامل بسیاری از تکنیک های مختلف است، سه روش وجود دارد که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند و می توانند به راحتی توسط دانش آموزان اجرا شوند. اینها شامل آزمایش‌های معرف شیمیایی، آزمایش‌های طیف‌سنجی جرمی و آزمایش‌های طیف‌سنجی مادون قرمز است. از تحقیقات پیشرفته تر نیز ممکن است استفاده شود طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای. با این حال، این معمولاً در محدوده شیمی سطح A یافت نمی شود!

آزمایشات واکنشگر شیمیایی

انواع مختلف از معرف های شیمیایی می توان برای آزمایش ترکیبات آلی خاص و خواص آنها استفاده کرد. هدف اصلی تعیین گروه های عاملی و در نهایت محدود کردن شناسایی ماده آلی نمونه است. در اینجا سه ​​نمونه از آزمایش های معرف شیمیایی آورده شده است.

از طریق این، شما می توانید آزمایش کنید که آیا یک ترکیب آلی غیراشباع است یا خیر، به این معنی که همه الکترون های ظرفیت کربن با هیدروژن یا عناصر دیگر جفت نمی شوند.

یک مثال آزمایش آب برم است. اگر رنگ نارنجی قرمز یا قرمز قهوه ای محلول برم بی رنگ شود، به این معنی است که نمونه ترکیب آلی مورد آزمایش غیراشباع است.

همچنین می توانید استفاده کنید پتاسیم پرمنگنات (آزمایش بایر) برای تعیین اینکه آیا یک نمونه معین از ترکیب آلی غیراشباع است یا خیر. اگر یک ترکیب غیراشباع را به یک ماده غیراشباع اضافه کنید، رنگ بنفش تیره پرمنگنات پتاسیم ناپدید می شود و یک رسوب جامد قهوه ای تشکیل می شود.

برای مشاهده نمودارهای این موارد به تصاویر زیر مراجعه کنید واکنش های شیمیایی:

• تست گروه عملکردی الکل

در اینجا، می‌توانید از پنج نوع مختلف آزمون کیفی برای تعیین اینکه آیا یک آزمون کیفی استفاده کنید الکل گروه عاملی در یک نمونه وجود دارد. در تست های الکل که می توانید از آنها استفاده کنید شامل تست استر، تست فلز سدیم، تست نیترات آمونیوم سریک، تست استیل کلرید و تست یدوفرم می باشد.

• تست استر: برای انجام این آزمایش به اسید کربوکسیلیک نیاز دارید و همچنین باید از غلیظ استفاده کنید اسید سولفوریک به عنوان یک کاتالیزور واکنش کربوکسیلیک اسید با الکل باعث تولید استر می شود که بوی میوه ای دارد:

R-OH + R-COOH → R-COOR + H2O

• آزمایش فلز سدیم: این ممکن است آزمایش خیلی دقیقی برای الکل نباشد، به خصوص اگر الکل در محلول آبی باشد زیرا آب نیز حاوی یک گروه -OH است. با این وجود، آزمایش خوبی برای حضور یک گروه عاملی -OH است. سدیم عنصری هیدروژن را از گروه عاملی هیدروکسیل آزاد می کند، همانطور که در معادله کلی زیر نشان داده شده است:

2R-OH + 2Na → 2R-O-Na + H2↑

• آزمایش نیترات آمونیوم سریک: از واکنش نیترات آمونیوم سریک با یک الکل رسوب جامدی تشکیل می دهد که رنگ قرمز دارد. واکنش شیمیایی کلی در زیر نشان داده شده است:

(NH4)2 [Ce(NO3)6] + 3ROH → [Ce(NO3)4(ROH)3] + 2NH4نه3

• تست یودوفرم: این آزمایش برای تشخیص متیل الکل های ثانویه است. رسوب یدوفرم زرد از واکنش در یک فرآیند چند مرحله ای تشکیل می شود.

در همین حال، را تست لوکاس می تواند بین سه گروه الکل تمایز قائل شود. معرف محلولی از اسید هیدروکلریک و کلرید روی تمایز بین سه گروه الکل ها بر اساس رسوبات است:

• الکل های اولیه یعنی در دمای اتاق هیچ رسوبی تشکیل نمی شود.
• الکل های ثانویه یعنی رسوب سفید بعد از پنج دقیقه تشکیل می شود.
• الکل های سوم به این معنی که رسوب سفید بلافاصله تشکیل می شود.
• آزمایش آلدهیدها و کتون ها

معمولاً از آزمون تولن برای تمایز بین آنها استفاده می شود آلدئیدها و کتون ها. در حالی که هر دوی اینها دارای یک گروه کربونیل هستند، همانطور که در زیر نشان داده شده است توسط گروه های R متمایز می شوند:

 

معرف تولن به عنوان یک عامل اکسید کننده آلدهید عمل می کند و آن را به یون کربوکسیلات تبدیل می کند. سپس معرف تحت یک واکنش کاهشی قرار می گیرد و محلول نقره و آمونیاک را تولید می کند.

در همین حال، تست فهلینگ برای تشخیص وجود یک آلدهید یا کتون استفاده می شود. در صورت وجود آلدئید، رسوب قرمز رنگ تشکیل می شود.

تست طیف سنجی جرمی

آزمایش طیف‌سنجی جرمی نسبت بین جرم و بار یون‌ها را اندازه‌گیری می‌کند. این یک طیف جرمی تولید می کند که می توان آن را بر اساس شدت آنالیز کرد. نمونه مورد آزمایش ابتدا باید با حرارت دادن و بمباران آن با پرتو الکترون یونیزه شود. سپس یون ها با استفاده از میدان مغناطیسی شتاب گرفته و منحرف می شوند.

یون های سبک تر از یون های سنگین تر به راحتی توسط میدان مغناطیسی منحرف می شوند. طیف ها توسط دستگاه نمایش داده می شوند که مربوط به نسبت جرم به شارژ است. نمودار شماتیک زیر یک طیف سنج جرمی را ببینید:

 

تست طیف سنجی مادون قرمز

این آزمایش به اندازه طیف سنجی جرمی مخرب نیست. این به سادگی برهمکنش مادون قرمز را با مولکول های مواد مختلف اندازه گیری می کند. طیف‌سنج مادون قرمز بر اساس ارتعاشات مولکول‌ها در تعامل با پرتو مادون قرمز کار می‌کند. بسته به ارتعاشات، فرکانس فرکانس جذب مادون قرمز متفاوت است.

ارتعاشات می توانند متقارن یا نامتقارن باشند. جهت ارتعاشات می تواند شعاعی، عرضی یا طولی باشد و هر کلاس عملکردی محدوده خاصی از جذب مادون قرمز دارد.