6. Использование констант для идентификации органических соединений

Каждое органическое соединение характеризуется постоянными физическими свойствами в определенных условиях (температура и давление). Из этих физических свойств легче всего определяются и, как правило, приводятся в химической литературе при описании отдельных соединений следующие: температура плавления, температура кипения, показатель преломления, плотность, молекулярная рефракция, УФ–, ИК– и ЯМР-спектры.

Наиболее простым и удобным способом контроля наличия примесей в полученном соединении или установлении тождества неизвестного соединения с известным (идентификация) является сопоставление его физических констант с их справочными значениями. В случае отсутствия справочных данных о чистоте продукта можно судить по достижению неизменных значений физических констант в процессе многократно повторяемых циклов очистки.

Абсолютно чистое вещество можно представить себе только теоретически. В практике чистое вещество характеризуется содержанием примесей ниже определенного предела. Этот предел, как правило, составляет доли процента и менее. Получить особо чистое вещество – чрезвычайно сложная и важная технологическая задача, решенная пока для немногих веществ.

1. Температура плавления

Для характеристики твердого органического вещества часто в качестве критерия чистоты пользуются температурой плавления (Т_пл). Органическое вещество считают чистым, если оно имеет четко выраженную температуру плавления, т.е. плавится в интервале не более одного градуса. Примеси в веществе сильно понижают температуру плавления. Этим свойством пользуются для установления идентичности двух веществ, имеющих равные или близкие температуры плавления. Для этого тщательно смешивают равные количества двух веществ (смешанная проба) и определяют температуру плавления этой смеси. Если температура смеси остается неизменной по сравнению с температурой плавления каждого компонента, то делают заключение об идентичности испытуемого вещества.

Понижение температуры плавления смешанной пробы по сравнению с исходными компонентами, т.н. депрессия температуры плавления, указывает на присутствие двух разных веществ. Методика определения температуры плавления представлена в методическом пособии /32/ и других специальных руководствах /27-31/.

2. Температура кипения

Температура кипения (Т_кип) является важнейшей характеристикой вещества. Для ее определения вещество перегоняют. За температуру кипения принимают такую температуру, при которой давление пара жидкости над ее поверхностью равно атмосферному давлению. Температура кипения является функцией давления, поэтому при перегонке необходимо знать показания барометра (манометра). Влияние загрязнений на температуру кипения в большей степени зависит от характера примесей.

Легколетучие вещества понижают температуру кипения, а примесь с той же самой температурой кипения, что и основное вещество, не изменяет температуру его кипения.

Точную температуру кипения определяют эбуллиометрами. Принцип их действия основан на следующем. Жидкость нагревают до кипения в приборе с обратным холодильником и измеряют температуру. При работе с небольшим количеством вещества определяют температуру кипения в капилляре (по Сиволобову), который прикрепляют к термометру резиновым колечком и помещают в прибор для определения температуры плавления. Прибор нагревают, жидкость в капилляре закипает, выделяются пузырьки. Затем нагревание прекращают, и температура, при которой происходит внезапное прекращение выделения пузырьков, и есть температура кипения.