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检测有机化合物中含金属元素的化学试验


实验室k / 2018-10-15

       有机化合物中的金屬元素,有可能作出直接检定,不过要求試料能略溶于水,或可被稀酸或碱金属氫氧化物适当分解。倘使情况不是这样,就必須在试验之前,用灼燒法或氧化性酸类先使有机碳架毁坏。有机金屬化合物在进行灼燒中的物料損失,有时无可避免。且某些物料(特别是重氮化合物、硝基化合物及亚硝基化合物)一经加热,每会爆炸。其它化合物(特别是内絡盐)在热氧化分裂之前,将会升华不少。在有些場合,灰化很难完全,因为試料在热毁坏中,会形成燒結金屬碳酸盐或氧化物盖住碳粒。灼燒殘渣必須在进行試驗前溶解于稀酸。如果殘渣不溶于这些酸中,就有必要使和碳酸鈉或碱金屬硫酸氫盐一起熔融。如果将有机金屬化合物用热濃硝酸(卡里厄斯氏 Carius法)或濃硫酸(基耶达氏 Kjeldahl法)煮解使起氧化分裂,上文指出的困难,就不会发生。如果把这些酸类的作用延长到足够的时間,将会分别得到澄清似水的金屬硝酸盐与硫酸盐溶液。但这些操作手续都有引入比較大量濃酸的缺点,必須經过沸煮除去。

       不揮发的有机金屬(与純粹有机的)試料的一种快速湿法分解方法,是用稀硫酸及过硫酸鉀于銀盐存在下和它們一起加热。这个水解作用:H2S2O8+H2O → 2H2SO4+O可被銀离子催化,而原子氧可导致氧化分解。但尚未能肯定,有机骨架的破裂,是否在一切場合中都前进得如此之速,可使全部碳含量都氧化成二氧化碳。可是除了少数例外,这个分裂作用,似乎确是如此的深入,使得有机化合物内所含的金屬,都轉化成硫酸盐。
       操作手续    取試料0.01~0.03克,放在一个小燒瓶里,用浓硫酸一或两滴、0.2N硝酸銀2毫升及过硫酸盐0.5克处理。将这混合物温和地加热,并同时不断旋转。如有气体猛烈发出,即暂停加热。最后,将液体沸腾2~3分钟,使过量的过硫酸盐分解。
       表6示出各种类型的有机及有机金屬化合物,在受到本手续处理时的性行。比较小量的試料,可供半微量操作使用。

表 6

化合物 氧化前 氧化后
N-亚硝基(代)苯胲铵 黄色悬浮体 无色溶液
N-亚硝基(代)苯胲铁(Ⅲ) 棕色悬浮体 淡黄色溶液
N-亚硝基(代)苯胲铜 棕色悬浮体 淡蓝色溶液
二甲基乙二肟 白色悬浮体 无色溶液
二甲基乙二肟-钯 黄色悬浮体 淡黄色溶液
1-亚硝基-2-萘酚 棕色悬浮体 无色溶液
1-亚硝基-2-萘酚-钯 黄色悬浮体 淡黄色溶液
1-亚硝基-2-萘酚-钴(Ⅲ) 棕红色悬浮体 耐氧化
若丹明B 红色溶液 无色溶液
SbCl5-若丹明B 紫色悬浮体 无色溶胶:AgCl沉淀
8-羟基喹啉(喔星) 淡黄色溶液 无色溶液
8-羟基喹啉内络钯 黄色悬浮体 淡黄色溶液
8-羟基喹啉内络钼 黄色悬浮体 无色溶液
焦棓酸铋 白色悬浮体 无色溶液
焦棓酸锑(Ⅲ) 白色悬浮体 耐氧化
乙基黄原酸钾 淡黄色溶液 硫沉积
黄原酸亚铜(Ⅰ) 黄色悬浮体 硫沉积
红氨酸铜(钴,镍) 有色悬浮体 硫沉积
茜素蓝 蓝色溶液 红色溶液
茜素蓝-铜 蓝色悬浮体 耐氧化
硫酸联苯胺 白色悬浮体 无色溶液
WO3-联苯胺沉淀 白色悬浮体 无色溶胶;WO3沉淀
刚果红 蓝色溶液 无色溶液
(碱性)亚甲蓝 蓝色溶液 无色溶液
茜素S 黄色溶液 无色溶液

       有机及有机金屬化合物除少数例外者外,它們的氧化分解过程,凡是可从其沉淀的消失或溶液的褪色直接辨认得出的,上表都已列入。自然,分解作用也可在有机化合物的无色水溶液中同样发生。焦棓酸、丹宁、磺基水楊酸、水楊酸及8-羟基喹啉的硫酸溶液就可以說明这一情况,这些化合物被氧化毁坏以后,就不对这些反应有正的感应。
       过硫酸被Ag+离子活化后的反应活性并不一政。某些物质只能被緩慢氧化,而其它物质却被迅速分解,有时几乎是立刻分解,可由其顏色的褪失而易于看出;在悬浮液方面,也可由其生成澄清无色的溶液而易于看出。有时在完全氧化以前,先有它种颜色的化合物暫时产生。似乎那些被酸溶解的及易于被水湿润的化合物,都是最易被分解的。由于过硫酸的水解及氧化作用,是同时发生的,二氧化碳及氧的产生,将会引起泡沫的强烈发出。不溶物料的固体顆粒,可能被捕集于泡沫之内,使它們在那里遇到原子氧的机会比分子氧(即是几乎非活性的)为少,这就不容易发生变化。因此,必須小心摇荡,且应在发沫停止后,补充加入过硫酸盐。
       很少有机金属化合物,能完全抵抗或仅能部分抵抗上面所述手续中的氧化作用。这些頑抗氧化的物料,必須先行灼烧使其分解。但在一切完全分解的事例中,硫酸溶液可以用于进行金屬点滴試驗,但同时应适当地考虑到銀离子的存在,是作为催化剂来引入的。
       有机化合物被过硫酸盐-銀混合物氧化分解时,其中的磷、锑、硼及砷分别变成相应的酸。卤素則成为銀卤化物而沉淀下来。在涉及含卤素的有机化合物时,就应加入比导常更多的硝酸銀,因为只是銀离子,而不是銀卤化物,才可作为催化剂。
       另一湿法分解有机化合物及有机金屬化合物是和高氯酸加热,高氯酸和水的共沸混合物(72.5%HClO4)在203°沸腾,因而可发生高温下的反应。在这些条件下,高氯酸会强烈地使硫醇化合物不产生游离硫(与过硫酸盐比較),而生成硫酸盐。所以,用高氯酸处理,接着加热至210°(以除去过量的酸)的这一手续,大可推荐用于完全毁坏有机金屬化合物。


    ① 有时可以生成或多或少地能耐活化过硫酸作用的化合物。这类事例之一,是氢醌类及醌类和硫酸銀及碱金属过硫酸盐的硫酸溶液加热,会形成馬来酸。


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