Технический анализ представляет собой совокупность химических, физико-химических и Лабораторная работа 9

Лабораторная работа 9
Основы технического анализа органических веществ
Технический анализ представляет собой совокупность химических, физико-химических и
физических способов исследования органического сырья и материалов.
Основными методами технического анализа являются химические методы.
1. Определение кислотного числа кубового остатка производства бензойной
кислоты.
Кубовый остаток является отходом производства бензойной кислоты. Бензойную кислоту
получают каталитическим окислением толуола воздухом, кислородо-воздушной смесью
либо воздухом и кислородо-воздушной смесью в двух последовательно работающих
реакторах. В качестве катализатора используют органические соли кобальта и марганца.
Из реакционной смеси бензойную кислоту выделяют вакуумной ректификацией. Кубовый
остаток промывают реакционной водой этого же процесса с целью извлечения
(регенерации) катализатора. Далее из остатка отгоняют бензойную кислоту с водяным
паром. После этого часть кубового остатка складируют, другую часть отправляют на
сжигание в Кунда.
Примерный состав кубового остатка, % масс.: бензойная кислота 32-60, бензилбензоат
12-32, дифенилкарбоновая кислота 5-14, дикарбоновые кислоты (терефталевая +
изофталевая + ортофталевая) 1-5, смолистые и другие неидентифицированные соединения
– до 100%.
Кислотное число (К.Ч.) – масса гидроксида калия (в мг), которая необходима для
нейтрализации свободных кислот, содержащихся в 1 г анализируемого вещества.
Метод основан на реакции нейтрализации остаточной кислотности в органическом
веществе раствором щелочи.
Реактивы:
 Спирт этиловый ректификат технический, нейтрализованный по фенолфталеину
 Калия гидроокись, спиртовый раствор концентрации с (КOH)=0,5 М (0,5 н)
 Фенолфталеин, спиртовый раствор, массовая доля 1%
 Крезоловый красный
 Кубовый остаток бензойной кислоты
Посуда и оборудование:
 Цилиндр (100 мл)
 Колба коническая (250 мл) – 3 шт
 Бюретки (10 мл или 25 мл)
 Весы аналитические
 Секундомер
 Чашка выпарительная фарфоровая
 Палочка стеклянная
 Электроплитка
Подготовка к анализу.
1. Приготовление нейтрализованного раствора спирта.
К 100 см3 спирта добавляют 3-6 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором
гидроксида натрия до слабо розового окрашивания, устойчивого не менее 30 с.
1
2. Приготовление средней пробы кубового остатка бензойной кислоты
Поместить в выпарительную чашку 10 граммов кубового остатка, медленно расплавить
(не перегревая), тщательно перемешать. Затем охладить.
3. Приготовление 0,5 М (н) спиртового раствора гидроксида калия.
14,1 г КОН взвесить в закрытом бюксе, количественно перенести в мерную колбу
объемом 0,5 л. Растворить в этиловом спирте при перемешивании. Довести до метки
спиртом. Оставить до следующего занятия.
Определить точную концентрацию полученного спиртового раствора КОН путем
титрования его аликвоты (10 мл) 0,5 М раствором соляной кислоты, приготовленной из
фиксанала. Перелить обязательно раствор в бутылку, подписав на ней точную
концентрацию спиртового раствора КОН.
Проведения анализа.
Навеску кубового остатка около 0,5 г, взвешенного с точностью до 0,0002 г, поместить в
коническую колбу, растворить в 40 - 50 см3 нейтрального этилового спирта. К
полученному раствору прибавить 3-6 капель фенолфталеина и титровать из бюретки 0,5 М
спиртовым раствором гидроокиси калия до появления слабо-розового окрашивания,
устойчивого в течение 30 с. В качестве индикатора можно использовать крезоловый
красный (переход окраски от желто-коричневого до красно-коричневого).
Взять еще одну навеску кубового остатка в другую коническую колбу и оттитровать
аналогичным образом.
Записать результаты двух титрований. Если данные резко отличаются друг от друга,
титрование повторить третий раз.
Обработка результатов.
Кислотное число (К.Ч.) в мг КОН/г вещества вычисляют по формуле:
К.Ч. = ( V∙28,05)/ m
где:
V- объем раствора гидроокиси калия концентрации точно 0,5 М (0,5 н), израсходованный
на титрование пробы , см3
28,05- масса гидроокиси калия, эквивалентная 1 см3 раствора точно 0,5 М раствора КОН,
мг/см3;
m - масса (навеска) кубового остатка бензойной кислоты, г.
* За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух
параллельных определений, расхождение между которыми не превышает 10 единиц.
Результат анализа округляют до второго десятичного знака.
2. Определение числа омыления и эфирного числа
Количественное определение сложных эфиров основано на реакции гидролитического
расщепления (омыления).
Эфирное число (Э.Ч.) – масса гидроксида калия (в мг), которая необходима для
омыления сложных эфиров, содержащихся в 1 г анализируемого вещества.
Число омыления (Ч.О.) соответствует массе гидроксида калия (в мг), необходимой
для нейтрализации свободных кислот и омыления эфиров, содержащихся в 1 г
анализируемого вещества.
2
Ч.О. = Э.Ч. + К.Ч.
Метод основан на реакции омыления сложноэфирных групп раствором щелочи .
Реактивы:
 Спирт этиловый ректификованный
 Калия гидроксид, гранулы или таблетки
 Калия гидроксид, спиртовый раствор концентрации с (КОН) = 0,5М
 Кислота серная, раствор концентрации с (Н2SО4) = 0,5М
 Кислота соляная, раствор концентрации с (НСI) = 0,5М
 Фенолфталеин, спиртовой раствор с массовой долей 1%
 Вода дистиллированная.
 Кубовый остаток бензойной кислоты
Посуда и оборудование:
 Цилиндр (50 мл)
 Колба коническая со шлифом (100 или 250 мл)-3 шт
 Холодильник обратный
 Баня водяная
 Электроплитка
 Бюретка (10 или 25 мл)
 Пипетка 50 мл
 Весы аналитические
 Бюкс с крышкой
Подготовка к анализу
1. Приготовление 0,5 М (н) спиртового раствора гидроксида калия.
14,1 г КОН взвесить в закрытом бюксе, количественно перенести в мерную колбу
объемом 0,5 л. Растворить в этиловом спирте при перемешивании. Довести до метки
спиртом. Оставить до следующего занятия.
Определить точную концентрацию полученного спиртового раствора КОН путем
титрования его аликвоты (10 мл) 0,5 М раствором соляной кислоты, приготовленной из
фиксанала. Перелить обязательно раствор в бутылку, подписав на ней точную
концентрацию спиртового раствора КОН.
2. Приготовление 0,5 М раствора серной кислоты – из фиксанала.
3. Приготовление 0,5 М раствора соляной кислоты – из фиксанала
Проведение анализа
Взять три конические колбы со шлифами. В одну из них налить 40 см3 0,5 М спиртового
раствора гидроокиси калия. В две другие поместить по навеске кубового остатка ~1,0 г,
взвешенного с точностью до 0,0002 г, и к каждой навеске прилить 40 см3 0,5 М
спиртового раствора гидроокиси калия. Все три колбы соединить с обратными
холодильниками, поместить в кипящую водяную баню и нагревать в течении 1 ч. После
охлаждения до комнатной температуры содержимое колб оттитровать 0,5 М раствором
соляной или серной кислоты в присутствии фенолфталеина (до обесцвечивания).
3
Титрование можно проводить без индикатора, на рН – метре. Записать результаты
титрования одной контрольной и двух рабочих проб.
Обработка результатов
Число омыления (Ч.О.) в мг КОН/г вещества вычисляют по формуле:
Ч.О .=
(V1- V2)∙28,05
m
где:
V1 – объем раствора соляной или серной кислоты концентрации 0,5 М, израсходованной
на титрование в контрольном опыте, см3 ;
V2 – обьем раствора соляной или серной кислоты концентрации 0,5 М, израсходованной
на титрование раствора с анализируемой пробой, см3 ;
28,05 – масса гидроокиси калия, содержащаяся в 1 см3 раствора точно 0,5 М раствора
КОН, мг/см3;
m – масса пробы, г .
* Вычисления проводить с точностью до первого десятичного знака.
За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух
параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать 10
единиц.
Эфирное число определить как разность между числом омыления и кислотным числом (
Э.Ч. = Ч.О. – К.Ч.)
Оформить протокол лабораторной работы.
Задания.
1. Рассчитать содержание в кубовом остатке бензойной кислоты по К.Ч.
2. Рассчитать содержание в кубовом остатке бензилбензоата по Э.Ч.
3. Написать химические реакции, лежащие в основе определения кислотного числа,
гидроксильного числа.
4. Написать формулы химических соединений, входящих в состав кубового остатка.
4