IV. МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ

1. При определении показателя преломления исследуемую жидкость пипеткой или палочкой осторожно по каплям наносят на плоскость измерительной призмы рефрактометра, не касаясь призм.

2. Призмы прибора после каждого измерения тщательно, но осторожно промывают ватным тампоном, смоченным спирто-эфирной смесью.

3. Спирто-эфирная смесь горючая. Рядом с рефрактометром не должно быть открытого огня.

V. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ.

Приборы и реактивы.

1. Водоструйный насос.

2. Термостат.

3. Рефрактометр Аббе или рефрактометр ИРФ-22.

4. Пикнометр.

5. Пипетки, стеклянная палочка.

6. Исследуемое жидкое органическое вещество.

7. Спирто-эфирная смесь

8. Фильтровальная бумага, вата.

ЗАДАНИЕ. 1. ОПРЕДЕЛИТЬ ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВА.

1. Призмы рефрактометра термостатируют так, чтобы измерение показателя преломления производилось при 20⁰ С.

2. Открыть верхнее полушарие измерительной головки 1 (рис.2) и протирают плоскости призмы ватным тампоном, смоченным спирто-эфирной смесью Приводят призмы в горизонтальное положение с помощью маховика 9.

1. Определить плотность r²⁰ жидкого органического вещества.

3. На плоскость измерительной призмы наносят несколько капель исследуемой жид кости и закрывают измерительную головку.Осветительное зеркало 2 устанавливают так, чтобы свет от источника проходил в осветительную призму через окошко и равномерно освещалполе зрения.

4. Вращая маховик 9, находят в окуляре 5 границу раздела света и тени.Если граница размыта, винтом 4 добиваются ее четкого изображения.

5. При помощи маховика 9 точно совмещают границу раздела света и тени с перекрестием сетки (рис.3) и фиксируют значение показателя преломления по шкале с точностью до четвертого знака после запятой.Результаты записывают в рабочий журнал. Освещение шкалы прибора регулируют с помощью зеркала 8.

Рис.3 Снятие отсчета на рефрактометре ИРФ-22:

А – шкала, б – вид перекрестия с границей света и тени.

 

 

ЗАДАНИЕ 2. ОПРЕДЕЛИТЬ ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОГО ОРГАНИЧЕСКОГО

ВЕЩЕСТВА.

Этап 1. Определение водного числа пикнометра.

1. Пикнометр высушивают горячим воздухом или спирто-эфирной смесью, удаляя ее пары под вакуумом с помощью пипетки, тонкий конец которой опускают в пикнометр, а расширенную часть подсоединяют к вакуум-насосу.

2. Взвешивают пикнометр на аналитических весах с точностью до четвертого знака после запятой.

Заполняют пикнометр с помощью пипетки бидистиллятом (дважды перегнанная дистиллированная вода) так, чтобы уровень жидкости был выше метки. Необходимо исключить попадания воздуха в объем жидкости. Если пузырьки имеются их надо удалить с помощью пипетки.

 

3. Помещают пикнометр в термостат так, чтобы уровень воды в термостате был выше уровня жидкости в пикнометре (рис.4) и выдерживают при температуре 20⁰ С 20-30 мин.

4. Не вынимая термометр из термостата, убирают избыток жидкости с помощью тонко нарезанных листочков фильтровальной бумаги такю чтобы метка в горловинев горловине пикнометра по касательной совпала с мениском жидкости.

5. Выдерживают пикнометр с водой еще 5 минут при температуре20⁰ С. Уровень жидкости в пикнометре после этого должен оставаться неизменным. Пикнометр вынимают из термостата, тщательно оьтирают фильтровальной бумагой и взвешивают на аналитических весах до четвертого знака после запятой.

6. Рассчитывают водное число m⁴ н₂о пикнометра по формуле:

 

m⁴ н₂о =

где Р – масса пикнометра с водой, в г; Р₀ – масса пустого пикнометра, в г; 0,9982 – относительная плотность воды при 20⁰ С.

Этап 2. Определение плотности органического вещества.

1. Чистый сухой пикнометр заполняют исследуемым веществом и производят все операции аналогично изложенным в пунктах 2-6.
2. Расчет относительной плотности d₄²⁰ исследуемого вещества производится по формуле:

 

d₄²⁰ =

где Р₁ – масса термостатированного пикнометра при 20⁰ С с исследуемым веществом, в г.; Р₀ – масса пустого пикнометра, в г; m⁴ н₂о – водное число пикнометра.

Результат записывают в рабочий журнал.

ЗАДАНИЕ 3. Рассчитать МR_Д (найд.), исходя из экспериментально определенных значений n_Д²⁰; r²⁰ и МR_Д (выч.) по рефракциям связей и атомов (табл. 1 и 2) на примере изомерных веществ общей формулы С₃ Н₆ О, сравнить их и сделать заключение в пользу еонкретного изомера.

Расчет МR_Д (найд.) по формуле Лорентца-Лоренца (3) производят в следующей последовательности:

1. По формуле m = 1мольМ рассчитывают массу 1 моль исследуемого вещества:
2. Выписывают в журнал значение показателя преломления n_Д²⁰ и r²⁰ изучаемого вещества, которые определялись в заданиях 1,2.
3. Подставьте значения m, n_Д²⁰ и r²⁰ в формулу (3), определяют значение молекулярной рефракции МR_Д (найд.).

Пример расчета МR_Д (найд.) для вещества общей формулы С₃ Н₆ О.

1. Рассчитывают массу 1 моль вещества М(С₃ Н₆ О) = 58 г/моль, m = 1 моль58 г/моль =58 г.
2. Определяют плотность этого вещества: взвешивают сухой чистый пикнометр, допустим, что его масса Р₀ = 3,5021 г; взвешивают пикнометр с водой, термостатированный при 20⁰ С, допустим масса его Р = 5,5893 г – рассчитывают водное число пикнометра по формуле:

M⁴ н₂о = 2, 0910

Водное число определяется только для нового пикнометра. В последующих определениях используют это постоянное значение.

1. Заполняют сухой чистый пиунометр исследуемым веществом;
2. Взвешивают пикнометр с исследуемым термостатированнымпри 20⁰ С веществом. Допустим его масса Р₁ = 5, 2889 г;
3. Рассчитывают относительную плотность вещества (n_Д²⁰) по формуле (2)

 

d₄²⁰ вещества = 0,8545

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Плотность вещества общей формулы С₃Н₆О равна 0,8455 г/см³

1. Определяют показатель преломления вещества, например, n_Д²⁰ = 1,4127.
2. Рассчитывают экспериментально значение молекулярной рефракции МR_Д (найд.) по формуле Лорентца-Лоренца (3).

МR_Д (найд.) = ; МR_Д (найд.) = 16,91 см³

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Найденное значение молекулярной рефракции вещества МR_Д (найд.) составляет 16,91 см³

Пример расчета МR_Д (выч.) для изомерных веществ общей формулы С₃Н₆О.

Расчет по рефракциям связей.

1. Пишут структурные формулы наиболее вероятных изомеров вещества общей формулы С₃Н₆О:

а) СН₂ = СН-СН₂ –ОН (аллиловый спирт),

б) СН₃ –С – СН₃ (диметилкетон),

в) СН₂ –СН – ОН (циклопропанол),

 

г) СН₃ – СН₂ – СОН (пропионовый альдегид).

 

1. Пользуясь данными табл. 1, рассчитывают значение молекулярной рефракции для каждого из этих соединений:

 

а) СН₂ = СН - СН₂ – ОН МR_Д (выч.) = I(С-С)+ I(C=C)+5(C-Н)+I(С-О) (спирт)+I(О-Н) (спирт) = 1,293+ 4,170+5. I, 676+I . 1,54+1,66 = 17,06;

б) СН₂ – СН – ОН МR_Д (выч.) = 3(C-C)(цикл) +5(С-Н)+I(С-О)(спирт)+(О-Н) = 3.1, 270+ 5.1,676 + I. 1,540+I. 1,660 = 15,39;

в) СН₃ - С - СН₃ МR_Д (выч.) = 2(С-С)+6(С-Н)+I(С) = 2.1, 293+6. 1,676+13,32 = 15,96;

г) СН₃ - СН₂ – СОН МR_Д (выч.) = 2(С-С)+6(С-Н)I(С=О) = 2,586+10,056 + 3,32 = 15,96

 

Расчет по рефракциям атомов.

1. Используются те же структурные формулы, которые применялись выше.
2. Пользуясь данными табл.2, рассчитывают для каждогоиз этих изомеров МR_Д (выч.)

а) СН₂ = СН - СН₂ – ОН МR_Д (выч.) = 3 (С)+6 (Н)+1 (О) (спирт)+1 (С=С) = 3.2, 418+6.1,100+1,525+1,733 = 17,11.

в) СН₃ - С - СН₃ МR_Д (выч.) = 3 С+6 Н+1 О (карб.) 3.2,418+6.1,100+ 1,643 = 15,56;

г) СН₃ - СН₂ – СОН МR_Д (выч.) = 3 С+6 Н+1 О (карб) = 3.2,418. 1.10+ 1,643 = 15,56.

В заключительном этапе сравнивают значения МR_Д (найд.) и МR_Д (выч.). Близость их значений для одного изомера подтверждает его структуру. Значительные различие их значений для других изомеров отвергают эти структурыю Из расчитанных значений МR_Д (выч.) 17,06,Ю 15,39, 15,96 лишь первое довольно близко к значению МR_Д (найд.) 16,91. Таким образом,исследуемое вещество является аллиловым спиртом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №