شناسایی ترکیبات آلی

چنانچه مولكولها يا يونهاي تركيب حل شونده بين مولكولهاي حلال پخش شود، فرايند انحلال صورت پذيرفته است
اگر نيروهاي بين ذرات حلال و نيروهاي بين ذرات ماده حل شونده از نظر مقدار تقريبا برابر باشد، از اختلاط حلال و حل شونده به هر نسبتي به يكديگر مخلوط همگن حاصل مي شود
بر این اساس مواد میتوانند در هم قابل امتزاج و یا غیر قابل امتزاج باشند
موادي را كه به هر نسبتي در يكديگر حل مي شوند، قابل امتزاج مي گويند مثل آب و الكل
موادي كه به مقدار جزيي در يكديگر حل مي شوند غير قابل امتزاج مي نامند
مثل آب و نفت و آب و كربن تتراكلريد

 چنانچه مولكولها يا يونهاي تركيب حل شونده بين مولكولهاي حلال پخش شود، فرايند انحلال صورت پذيرفته است.

•        به عبارت ديگر اگر نيروهاي بين ذرات حلال و نيروهاي بين ذرات  ماده حل شونده از نظر مقدار تقريبا برابر باشد، از اختلاط حلال و حل شونده به هر نسبتي به يكديگر مخلوط همگن حاصل مي شود.

•        موادي را كه به هر نسبتي در يكديگر حل مي شوند، قابل امتزاج مي گويند. مثل آب و الكل

•        و موادي كه به مقدار جزيي در يكديگر حل مي شوند غير قابل امتزاج مي نامند. مثل آب و نفت و آب و كربن تتراكلريد

•        دور شدن يونها در محلولها به دليل بالا بودن ثابت دي الكتريك حلال (آب) است.

•        از آنجا كه تفكيك شدن كربوكسيليك اسيدها فرايند تعادلي است، هر عاملي كه سبب پايداري آنيون كربوكسيلات نسبت به كربوكسيليك اسيد گردد، بايد تعادل را بسمت تفكيك بيشتر سوق دهد كه نتيجه آن افزايش قدرت اسيدي است و برعكس آن هم صدق مي كند.

•        بنابراین استخلاف های دارای الکترونگاتیوی زیاد نظیر هالوژنها از طریق الکترون کشندگی القایی کربوکسیلات را پایدار می کند.

•        اثرات القایی به شدت فاصله بستگی دارد یعنی هر چه استخلاف از کربوکسیل دور تر باشد اثر القایی آن کمتر است. و بر قدرت اسیدی اثر کمتری دارد.

•        در مورد اسیدهای آروماتیک نیز گروههای الکترون کشنده از طریق تثبیت کردن بار آنیون کربوکسیلات قدرت اسیدی را افزایش می دهند.

•        گروههای الکترون دهنده سبب کاهش قدرت اسیدی می شوند. 

•        بايد محتوي لوله بشدت تكان داده شود و مخلوط در دماي اطاق باشد.

•        با اين شرايط چنانچه تركيب كاملا حل شد، «محلول» در حلال مورد استفاده تلقي مي گردد، در غير اينصورت «نامحلول» است.

•        انحلال اسيدهاي قوي و ضعيف را براي شناسايي قطعي در حلال بازي ضعيف سديم بي كربنات 5% نيز مورد بررسي قرار مي دهيم.

حلاليت در آب:

•        تركيباتي كه چهار كربن يا كمتر دارند، و داراي اكسيژن، نيتروژن يا گوگرد هستند، غالبا در آب محلول مي باشند.

•        تركيباتي كه داراي اين عناصر هستند و پنج يا شش كربن دارند، غالبا در آب نامحلول اند يا انحلال پذيري آنها اندك است.

•        انحلال در آب يك تركيب شاخه دار در مقايسه، تركيب بدون انشعاب بيشتر است. چون شاخه دار شدن زنجير الكيل (زنجيرهاي جانبي) در يك تركيب سبب كاهش نيروهاي بين ملكولي ملكولها مي گردد. و تركيب آسانتر از يكديگر جدا مي شوند.

•        بنابراين، -t بوتيل الكل از –n بوتيل الكل بيشتر در آب محلول است.

•        وقتي نسبت اتمهاي اكسيژن، نيتروژن يا گوگرد به اتمهاي كربن در يك تركيب افزايش مي يابد، غالبا انحلال آنها در آب نيز بيشتر مي شود كه به دليل افزايش تعداد گروههاي عاملي قطبي مي باشد.

•        از اينرو انحلال 1، 5- پنتان ديول از 1- پنتانول در آب بيشتر است.

•        اما با افزايش زنجير الكيل (يعني تعداد كربن بيش از چهار) اثر گروه عاملي قطبي كاهش مي يابد و حلاليت كم مي شود.

حلاليت در كلريدريك اسيد(HCl5%):

•        احتمال وجود آمين را بايد فورا از بررسي حلاليت آن در اسيد رقيق ( HCl5%)نتيجه گيري كرد. که نمک هیدرید کلرید تشکیل می شود که در آب محلول است.

R-NH₂ + HCl                 R-NH₃⁺Cl^-

•        استخلاف يك حلقه آروماتيك (Ar) بر روي زنجير الكيل قدرت بازي آمين را تا حدودي كم مي كند، اما با اين وجود آمين پروتون دار مي شود و معمولا در اسيد رقيق محلول است.

•        استخلاف نيتروژن آميني با دو يا سه حلقه آروماتيكي قدرت بازي را به مقدار بيشتري كاهش مي دهد. دي يا تري آريل آمينها در HCl رقيق حل نمي شوند. بنابراين، Ar₂NH و Ar₃N در اسيد رقيق نامحلول هستند.

حلاليت در NaHCO35% و NaOH5%

•        تركيباتي كه در سديم بي كربنات (باز ضعيف) حل مي شوند، در زمره اسيدهاي قوي هستند.

•        تركيباتی كه در سديم هيدروكسيد (باز قوي) حل مي شوند در زمره اسيدهاي قوي يا ضعيف مي باشند.

•        بنابراين، براي تميز دادن اسيدهاي ضعيف و قوي از يكديگر بايد انحلال آنها در (NaOH) به عنوان باز قوي و (NaHCO₃)به عنوان باز ضعيف تعيين كنيم.

•        كربوكسيليك اسيدها معمولا در هر دو حلال بازی محلول هستند.

•        انحلال در باز به دليل تشكيل نمك سديم كه در محيط آبي محلول هستند می باشد.

•        اما، نمك تركيباتي كه وزن ملكولي آنها بالاست محلول نيستند و رسوب مي كنند.

•        نمك كربوكسيليك اسيدهايي كه داراي زنجير بلند هستند نظير ميريستيك (C14)، پالميتيك (C16) و استئاريك (C18) نيز در زمره اين تركيبات مي باشند و صابون تشكيل مي شود.

حلاليت در سولفوريك اسيد غليظ:

•        تركيبات زيادي در سولفوريك اسيد سرد و غليظ محلول مي باشند. مانند الكلها، كتونها، آلدهيدها و استرها و...

•        تركيبات ديگري نظير الكنها، الكينها، اترها، نيتروآروماتيكها و آميدها نيز از آن جمله هستند.

•        تركيباتي كه در سولفوريك اسيد غليظ محلول هستند، اما در اسيد رقيق حل نمي شوند، بازهاي بسيار ضعيفي هستند. تقريبا تمام تركيباتي كه داراي نيتروژن، اكسيژن، گوگرد هستند در سولفوريك اسيد پروتون دار مي شوند و يونهاي توليد شده آنها هم محلول هستند.

تركيبات بي اثر:•        به تركيباتي كه در سولفوريك اسيد غليظ يا حلالهاي ديگر حل نمي شوند بي اثر گفته مي شود.

•        الكانها، تركيبات آروماتيك ساده و الكيل هاليدها در سولفوريك اسيد حل نمي شوند.

•        هگزان، بنزن، كلروبنزن، كلروهگزان و تولوئن مثالهايي از اين نوع تركيبات هستند.

انحلال پذيري در فسفريك اسيد (غليظ):

•        الكلها،  آلدهيدها، متيل كتونها، كتونهاي حلقوي و استرهايي كه كمتر از 9 كربن دارند در فسفريك اسيد 85% حل مي شوند.

•        پديده هايي از قبيل ايجاد گرما و تغيير رنگ كه در فرايند انحلال پذيري در اسيد سولفوريك سرد و غليظ قابل رويت است در مورد فسفريك اسيد ديده نمي شود و از اين لحاظ حلال مناسبي مي باشد.

انحلال پذيري در اتر:

•        در بين اجسامي كه يونيزه نمي شوند آنهايي كه داراي يك گروه عامل هستند در اتر حل مي شوند

•        و موادي كه بيش از يك گروه عاملي دارند در اتر كمتر حل مي شوند، و انحلال پذيري آنها در آب افزايش مي يابد.

•        اصولا اتر یک حلال غیر قطبی است و خصوصیات فیزیکی آن به هیدروکربنها نزدیک است.

•        هر تغییری در که سبب افزایش قطبی بودن در ملکول گردد انحلال پذیری آنرا در اتر کم می کند

استفاده از حلاليت در شناسايي جسم ناشناخته

استفاده از حلاليت تا اندازه اي عوامل شيميايي موجود در جسم آلي را مشخص ميكند. مثلا تركيبات اسيدي معمولا در سود و تركيبات قليايي معمولا در اسيد كلريدريك 5% حل ميشوند.

استفاده از حلاليت اطلاعاتي در مورد بعضي از خصوصيات تركيب ناشناخته ميدهد. از حل شدن يك جسم در آب تا اندازه اي به قطبي بودن آن مطمئن ميشويم و يا در حاليكه اسيد بنزوئيك در آب حل نميشود اما در صورتيكه با سود تركيب شود توليد بنزوات سديم ميكند كه براحتي در آب محلول است.

استفاده از حلاليت اطلاعاتي را در مورد وزن مولكولي جسم ناشناخته ميدهد، مثلا در مورد سريهاي همانند (همولوگ) كه داراي يك عامل شيميايي باشند معمولا آنهايي كه تعداد كربن آنها كمتر از 4 باشد در آب حل و آنهايي كه تعداد كربن آنها بيش از 5 اتم كربن باشد معمولا در آب نامحلولند.

طبقه بندي بر اساس حلاليت

آزمون حلاليت براي هر جسم مجهولي بايد انجام شود. اين آزمون در تشخيص گروههاي عاملي اصلي تركيبات مجهول داراي اهميت است. حلالهاي متداول براي آزمايش حلاليت عبارتند از:

اسید کلریدریک 5% (HCl 5%)

سدیم هیدروژن کربنات 5% ( NaHCO₃ 5%)

هیدروکسید سدیم 5% (NaOH 5%)

اسید سولفوریک (_H2SO4)

آب (Water)

حلالهای آلی (Organic Solvent)

تركيبات با توجه به حلاليتشان به 7 گروه تقسيم ميشوند:

گروه 1) تركيباتي كه هم در آب و هم در اتر محلولند

گروه 2) تركيبات محلول در آب و نامحلول در اتر

گروه 3) نامحلول در آب ولي محلول در محلول رقيق سديم هيدروكسيد كه به دو دسته زير تقسيم ميشوند:

          الف) محلول در سديم هيدروكسيد رقیق و محلول در سديم بيكربنات 5%

          ب) محلول در سديم هيدروكسيد رقيق و محلول در كلريدريك اسيد رقيق

گروه 4) نامحلول در آب ولي محلول در هيدروكلريدريك اسيد رقيق

گروه 5) هيدروكربنهايي كه شامل كربن، هيدروژن و اكسيژن هستند ولي در گروه 1 تا 4 نبوده ولي درسولفوريك اسيد غليظ محلولند

گروه 6) تمام تركيباتي كه ازت يا گوگرد ندارند و در سولفوريك اسيد غليظ نامحلولند

گروه 7) تركيباتي كه ازت يا گوگرد داشته و در گروه 1 تا 4 نيستند. تعدادي از تركيبات اين گروه درسولفوريك اسيد غليظ محلولند.

بخشی از توضیحات استاد:اولین تستی که برای حلالیت صورت میگیرد حلالیت درآب استاگر حلالیت بیش از 3 درصد باشد محلول داریم و اگر کمتر از 3 درصد باشد کم محلول خواهد بود

اگر تست حلالیت به همراه پیک آن دراختیار متخصص شیمی قرار بگیرد با کمک این دو تست میتواند نوع ترکیب را مشخص کند.

درواکنش های شیمی نقش حلال اساسی است.در طیف ها هم اگر ماده به حلال حساسیت داشته باشد جواب درستی نمیگیریم