Файл: rior_10.pdf

23.  метОды выделения и Очистки  

Органических сОединений

1.  перегонка 

используется  в  основном  для  выде­

ления  жидких  компонентов  из  смесей  и  для  очистки 

индивидуальных  жидких  веществ. 

фракционная  пе-

регонка (ректификация)

 может быть выполнена при 

атмосферном давлении, при этом отбирают фракции, 

кипящие в определенных интервалах температур. От­

дельные фракции перегоняют несколько раз для полу­

чения чистого вещества с необходимыми узкими пре­

делами температур кипения (от долей градуса до не­

скольких градусов). Если вещество имеет низкую тер­

мическую  устойчивость,  то  перегонку  проводят  в 

вакууме (под уменьшенным давлением), создаваемом 

водоструйными или масляными насосами, причем чем 

сильнее  понижается  давление  при  перегонке,  тем 

ниже температура кипения данного соединения.

2.  метод  кристаллизации

  используется  для  вы­

деления  отдельных  компонентов  из  смеси  твердых 

веществ. Основан на различной растворимости ком­

понентов смеси. Обычно смеси нагревают с раствори­

телем  (или  их  смесью),  который  лучше  растворяет 

целевые соединения, чем другие компоненты. После 

фильтрования  и  охлаждения  фильтрата  искомое 

твердое вещество выпадает в осадок.

3.

возгонка

  —  процесс  перевода  вещества  из 

твердого  состояния  в  газообразное  и  последующее 

осаждение  его  в  твердой  форме  (минуя  жидкую 

фазу).  К  выделению  возгонкой  прибегают,  если  раз­

деляемые  компоненты  трудно  плавятся  или  трудно 

растворимы  и  поэтому  не  могут  быть  разделены  пе­

регонкой или кристаллизацией.

4.  Экстракция

  —  метод  выделения  органических 

соединений из водных растворов с помощью раство­

рителей,  не  смешивающихся  с  водой  (например, 

эфиром, предельными углеводородами, метиленхло­

ридом,  хлороформом,  бензолом).  После  отделения 

органического слоя и отгонки растворителя получают 

целевой продукт.

5.  хроматография

  —  физико­химический  метод 

разделения  и  анализа  смесей,  основанный  на  рас­

пределении  их  компонентов  между  двумя  фазами  — 

неподвижной  и  подвижной  (элюент),  протекающей 

через  неподвижную.  Метод  открыт  в  1903  г. 

Михаи-

лом Семеновичем Цветом

.

чистоту соединений

 обычно определяют по физи­

ческим константам: для твердых веществ — темпера­

тура  плавления;  для  жидких  веществ  —  температура 

кипения, показатель преломления, плотность, хрома­

тографические  методы.  Температуру  кипения  опре­

деляют в установках для перегонки (при атмосферном 

давлении  или  в  вакууме),  температуру  плавления  — 

в специальных приборах. Для определения показате­

ля  преломления  используют  рефрактометры.  Плот­

ность жидких веществ находят, сравнивая массы этих 

веществ в пикнометре определенного объема с мас­

сой воды в том же пикнометре.

24.  разнОвиднОсти хрОматОграфии
адсорбционная хроматография 

основана на раз­

личной  адсорбционной  способности  компонентов 

смесей  на  сорбентах.  Через  колонку,  наполненную 

сорбентом,  пропускают  раствор  разделяемой  смеси 

в  растворителе  или  в  смеси  растворителей.  Компо­

ненты смеси, удерживающиеся на сорбенте, вымыва­

ются из колонки с различной скоростью.

тонкослойная хроматография

: сорбентом покры­

вают  стеклянную  пластинку;  около  ее  края  наносят 

раствор  исследуемой  смеси  в  растворителе;  после 

этого  на  пластинку  подается  растворитель  (элюент), 

который  самопроизвольно  поднимается  от  края,  где 

находится введенный раствор смеси, до определенно­

го  уровня.  Пластину  высушивают  и  проявляют  (обычно 

парами йода): появляются пятна на разных расстояниях 

от  точки  внесения  растворенной  смеси,  соответствую­

щие пробегу каждого из компонентов.

газовая хроматография

 — метод разделения лету­

чих соединений. Подвижная фаза — инертный газ (газ­

носитель),  протекающий  через  неподвижную  фазу. 

В зависимости  от  агрегатного  состояния  неподвиж­

ной фазы различают 

газотвердофазную

 (неподвиж­

ная  фаза  —  твердый  носитель)  и 

газожидкостную

(неподвижная фаза — жидкость, нанесенная на инер­

тный носитель). Процесс разделения основан на разли­

чии  в  летучести  (или  адсорбируемости)  и  раствори­

мости разделяемых компонентов. 

жидкостная хроматография

 — метод разделения 

и  анализа  сложных  смесей  веществ,  в  котором  под­

вижной фазой служит жидкость. 

распределительная (жидкостно-жидкостная) 

хро­

ма тография  основана  на  распределении  вещества 

между  двумя  несмешивающимися  жидкостями.  Жид­

кую неподвижную фазу наносят на пористый инертный 

сорбент  и  заполняют  им  разделительную  колонку. 

Жидкую  подвижную  фазу  пропускают  через  колонку, 

смесь  разделяется  на  компоненты  за  счет  их  различ­

ной растворимости в жидкой неподвижной фазе.

ионообменная хроматография

 основана на дина­

мическом  процессе  замещения  ионов,  связанных  с 

неподвижной фазой, ионами элюента, поступающими в 

колонку. Цель — разделение органических или неорга­

нических  ионов  с  зарядом  одного  и  того  же  знака. 

Ионный обмен заключается  в  том,  что  некоторые  ве­

щества при погружении в раствор электролита погло­

щают из него катионы или анионы, выделяя в раствор 

эквивалентное число других ионов с зарядом того же 

знака. 

катионообменники

 — полимерные  нераство­

римые в воде вещества, содержащие в своей структу­

ре  группы  кислотного  характера:  —SO

3

H,  —COOH,  —

OH,  —PO

3

H

2

, 

анионообменники

  содержат  в  своей 

структуре  группы  основного  характера:  —N(CH

3

)

3

+

, 

=NH

2

, =NH

+

. В качестве неподвижных фаз использу­

ют ионообменные материалы. В качестве подвижной 

фазы чаще используют воду.

Эксклюзионная  (молекулярно-ситовая)  хрома-

тография 

— разновидность жидкостной хроматогра­

фии;  разделение  компонентов  основано  на  распре­

делении  молекул  в  соответствии  с  их  размерами 

между растворителем, находящимся в порах сорбен­

та, и растворителем, протекающим между его части­

цами.  Небольшие  молекулы  попадают  в  сетку  поли­

мера,  в  порах  которой  растворитель  служит  непод­

вижной фазой, и удерживаются там, большие молеку­

лы  не  могут  проникнуть  в  полимерную  сетку  и 

вымываются из колонки подвижной фазой. 

25.  некОтОрые пОлОжения  

квантОвО-механическОй теОрии 

стрОения атОма

Согласно 

квантово-механической теории строе-

ния  атома 

(

Луи  де  Бройль

,  1924)  электрон  должен 

обладать  свойствами  как  частицы,  так  и  волны,  т.е. 

природу химической связи можно качественно объяс­

нить  только  с  учетом  того,  что  движение  электрона 

представляет собой также и распространение волны. 

С помощью соответствующих математических расче­

тов химическая связь может быть охарактеризована и 

количественно.  Точно  определить  положение  элект­

рона в пространстве в любой момент времени невоз­

можно, можно лишь оценить вероятность нахождения 

электрона  в  некоторой  части  пространства.  Состоя­

ние электрона в атоме описывается четырьмя кванто­

выми  числами  (главное,  орбитальное,  магнитное, 

спиновое).

главное  квантовое  число  n

  характеризует  энер­

гию электрона, его обозначают целыми числами 1, 2, 

3 и т.д. При этом полагают, что электрон находится на 

определенном  энергетическом  уровне.  На  каждом 

уровне  может  быть  лишь  строго  ограниченное  число 

электронов.

Орбитальное  (азимутальное)  квантовое  число  l

характеризует  расщепление  энергетических  уровней 

на подуровни. Принято для обозначения орбитально­

го  квантового  числа  использовать  буквы 

s

, 

p

, 

d

, 

f

. 

Электроны,  находящиеся  на  разных  подуровнях,  отли­

чаются характером распределения вероятности их на­

хождения в пространстве, т.е. имеют различные фор­

мы электронных облаков.