Количественный элементарный анализ органических веществ

Задачей количественного органического элементарного анализа является определение процентного содержания отдельных элементов, входящих в состав органического вещества.

Принцип анализа, предложенный еще сто лет назад Либи-хом и не претерпевший существенных изменений до настоящего времени, заключается в разрушении органического вещества путем сожжения с последующим количественным улавливанием продуктов сгорания. Что касается техники проведения анализа, то она в настоящее время достигла существенных успехов. Несомненно, самым значительным достижением явилась разработка микроаналитического метода, при котором для проведения количественного элементарного анализа требуется всего лишь несколько миллиграммов вещества.

Так называемый «макроанализ», для проведения которого требовалось брать навески в 0,2—0,5 г вещества, постепенно теряет свое значение. Если в промышленности он еще имеет некоторое применение, то научные лаборатории в настоящее время работают только с навесками в несколько миллиграммов (микроанализ) или в крайнем случае в несколько десятков миллиграммов (полумикроанализ). В последние годы начал развиваться ультрамикроанализ (навески в 0,1—0,01 мг).

Определение углерода и водорода

Классическим методом микроаналитического определения углерода и водорода является метод Прегля. По этому методу пары вещества окисляют, пропуская их в смеси с кислородом через нагретый до 750 °С слой окиси меди и хромата свинца, помещенный в трубку для сожжения. Двуокись углерода и вода улавливаются в поглотительных аппаратах и определяются, по привесу. Продукты окисления других элементов задерживаются находящимися в трубке для сожжения поглотителями (серебро и двуокись свинца). Менее распространен метод каталитического сожжения; в этом случае вместо окиси меди и хромата свинца в трубке для сожжения находится платиновый контакт и окисление происходит только за счет газообразного кислорода.

Но.вый скоростной метод микроаналитического определения углерода и водорода разработан за последние годы в Институте органической химии Академии наук СССР (М. О. Коршун, В. А. Климова). По этому методу навеску вещества подвергают быстрому термическому разложению (в особом стаканчике) при недостатке кислорода; продукты пиролиза (при выходе из стаканчика) в присутствии избытка кислорода окисляются почти нацело до Н2О и СО2. Окончательное окисление продуктов пиролиза происходит при прохождении их в смеси с большим избытком кислорода через нагретую до 850—950°С зону пустой трубки для сожжения. Скорость пропускания кислорода в этом методе достигает 35—50 мл в минуту, т. е. в 10 раз превышает скорость пропускания кислорода при прежних микроаналитических методах. Применение этого метода дает возможность производить сожжение навески органического вещества в течение 10—15 мин (при обычных микроаналитических методах время осаждения составляет 30—45 мин).

Еще быстрее можно определять углерод и водород, если вместо улавливания и взвешивания устанавливать количество СО2 и Н2О по давлению паров. Такой метод требует, однако, более сложной аппаратуры.

Если в органическом веществе присутствуют другие элементы, кроме углерода, водорода и кислорода, то летучие продукты их окисления улавливают за пределами трубки для сожжения, в специальных аппаратах, и эти продукты окисления, таким образом, не мешают количественному определению углерода и водорода в виде двуокиси углерода и воды. Такой принцип работы дает возможность одновременно с углеродом и водородом определять другие элементы (нелетучие продукты сгорания определяются путем взвешивания остатка).