96988

Использования физических, физико-химических методов анализа для идентификации и количественного определения салициловой кислоты

Курсовая

Химия и фармакология

В природе встречается в растениях в виде производных — главным образом в виде гликозида метилового эфира (в частности, салициловая кислота была впервые выделена из коры ивы Salix L., откуда и происходит название), свободная салициловая кислота наряду с салициловым альдегидом в небольших количествах содержится в эфирном масле, выделяемых из цветов некоторых...

Русский

2015-10-12

106.5 KB

8 чел.

ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия»

Министерства здравоохранения Российской Федерации

Кафедра аналитической химии.

Курсовая работа на тему: «Использования физических, физико-химических методов анализа для идентификации и количественного определения салициловой кислоты»

                                                                          Выполнила: Золотарева Виктория

                                                                          Студентка 2 курса 210 группы

                                                                          Руководитель: к.ф.н., асс.

                                                                          Касьянов Захар Вячеславович

Пермь, 2015

Содержание

1.Общие сведения.

2. Получение.

3.Качественный химический анализ салициловой кислоты

4. Количественный анализ салициловой кислоты.

6.Применение.

Список используемой литературы.


1.
Общие сведения

Салициловая кислота (2-гидроксибензойная кислота), С6Н4(ОН)СООН(1.1); бесцветные кристаллы, хорошо растворима в этаноле, диэтиловом эфире и других полярных органических растворителях, плохо растворима в воде (1.8 г/л при 20 °C).

                                                                               (1.1)                            

Выделена из ивовой коры итальянским химиком Рафаэлем Пириа и затем синтезирована им же.

В природе встречается в растениях в виде производных — главным образом в виде гликозида метилового эфира (в частности, салициловая кислота была впервые выделена из коры ивы Salix L., откуда и происходит название), свободная салициловая кислота наряду с салициловым альдегидом в небольших количествах содержится в эфирном масле, выделяемых из цветов некоторых видов спиреи (Spiraea ulmaria, Spiraea Digitata).

Систематическое название: 2-гидроксибензойная кислота

Традиционные названия: Салициловая кислота

Химическая формула: С7Н6О3

Молярная масса: 138,12 г/моль

Физические свойства:

Плотность: 1,44 г/см3

Термические свойства:

Температура плавления: 159 °C

Температура кипения: 211 °C

Химические свойства:

Растворимость в воде: 0.2 г/100 мл

2.Получение

1) Получение из фенолятов действием СО2. Этот способ, имеющий особенно большое практическое значение, заключается в следующем: при нагревании сухого порошка фенолята натрия с СО2 а под давлением при 120—140°С молекула СО2 внедряется в молекулу фенолята в ортоположение по отношению к фенольной группе. Образующийся фенолят салициловой кислоты тотчас изомеризуется в натриевую соль салициловой кислоты, свободная карбоксильная группа фенолята салициловой кислоты обладает гораздо более сильными кислотными свойствами, чем фенольный гидроксил, а поэтому она действует на замещенную фенольную группу; в результате этого образуется соль салициловой кислоты. Полученную соль салициловой кислоты разлагают серной кислотой и получают салициловую кислоту (2.2,2.3,2.4):

                                                   (2.2)    

                               (2.3)    

или

Формулаааа другая!!!!1

                                                                                                                              (2.4)    

2)В химической промышленности салициловую кислоту получают путем карбоксилирования фенола по реакции Кольбе – Шмидта (2.5).

                                                                                                                              (2.5)    

Выпаренную досуха смесь фенола с эквивалентным количеством едкого натра нагревают в автоклавах (130 оС) с углекислотой под давлением 4,5 – 5 атмосфер. Продукт реакции растворяют в воде, подкисляют хлороводородной кислотой и выделившуюся салициловую кислоту перекристаллизовывают. Механизм реакции заключается во внедрении углекислоты в бензольное ядро в орто и пара положения, активированные наличием фенолята. [4]

3.Качественный химический анализ салициловой кислоты

3.1.Аналитические реакции на салицилат-ион

1)Салицилат-ион взаимодействует с хлоридом железа(III) (ГФ, МФ) с образованием окрашенного комплексного соединения.  (3.1)    

!!!!!!!!!Уравнение реакции

                                                                                                                                (3.1)    

 Аналитический сигнал: появляется интенсивное сине-фиолетовое или красно-фиолетовое окрашивание. [3.64]

2)Так же взаимодействует с сульфидом меди (II) с образованием  растворимой в воде медной соли зеленого цвета. [3.65](3.2)

!!!!!!!!!Уравнение реакции

                                                                                                                               (3.2)     

3)Раствор салициловой кислоты в метиловом спирте нагревают с концентрированной серной кислотой. Ощущается запах салици-лово-метилового эфира. [6]

C6H4(ОH)COOH+NaOH       C6H4(OH)COONa+H2O

                                                                                                                            (3.3)

4. Количественный анализ салициловой кислоты.

Кислотно-основное титрование - это титриметрический метод анализа, основанный на взаимодействии кислот и оснований. Различают ацидиметрическое(титрант–кислота) и алкалиметрическое (титрант – основание) титрование. Ацидиметрическое титрование применяют для определения сильных и слабых оснований, основных солей, солей слабых кислот. Алкалиметрическое титрование – для определения сильных и слабых кислот, кислых солей, солей слабых оснований.

Титрантами обычно служат растворы сильных кислот НСl и Н2SО4 или щелочей NaOH, KOH с молярной концентрацией эквивалентов 0,1 моль/л.

Индикаторами при кислотно-основном титровании служат органические вещества, представляющие собой слабые кислоты и основания, степень диссоциации и цвет которых зависят от рН раствора.

Вычисление результатов титриметрических определений.

Пояснение.

1 мл титранта (титрующего раствора) оттитровывает c(fэкв(R)R). М(fэкв(А)А) мг определяемого вещества, где c(fэкв(R)R) — молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) титранта. М(fэкв(А)А) — молярная масса эквивалента определяемого вещества и fэкв — фактор эквивалентности приведены в таблице. Если g — навеска анализируемого материала (в мг), V — объем титранта, пошедшего на титрование, то содержание (массовая доля) определяемого вещества w (А) в % равно: (4.1)

                                                                                                                               (4.1)

Если g выражено в граммах, то: (4.2)

[6]

                                                                                                                              (4.2)

а) Алкалиметрическое  определение:

Кислотно – основное титрование (алкалиметрия). Алкалиметрическое титрование – для определения сильных и слабых кислот, кислых солей, солей слабых оснований. Метод основан на кислых свойствах препарата.

Точную навеску препарата растворяют в нейтрализованном по ф/ф спирте и титруют 0,1 н р-ром натрия гидроксида до розового окрашивания. [1.15] (4.3)

           СООН                                 COONa

  + NaOH                                        + H2O

              ОН                                            OH                                                            

                                                                                                                            (4.3)

Э=Mr

T = Э * N/1000       

б) Бромометрическое определение.

Салициловая кислота с избытком брома образует трибромфенол; избыток брома определяется йодометрически: (4.4)

C6H4(OH)COONa+3I2+Na2CO2      C6H2I3OH+2CO2+H2O+3NaI

                                                                                                                            (4.4)

 1 молекула салициловой кислоты требует 6 эквивалентов брома.

К 25 мл приблизительно 0,01-молярного раствора салициловой кислоты в склянке с притертой пробкой прибавляют 25 мл 0,1 н. раствора бромата калия, 1 г бромида калия и 5 мл 4 н. раствора соляной кислоты. Через 5-10 минут прибавляют 5 мл раствора йодида калия и через 5 минут титруют свободный йод 0,1 н. раствором тиосульфата натрия. Перед концом титрования прибавляют крахмал и сильно взбалтывают для перевода адсорбированного йода в раствор. 1 мл 0,1 н. раствора бромата калия соответствует 0,0023 г салициловой кислоты. [1.20]

Инструментальный метод анализа.

Фотоколориметрия.

Фотометрия – это один из методов колориметрического анализа, который в свою очередь входит в группу физико-химических методов анализа.

   Физико-химические методы анализа основаны на том, что о качестве и количестве исследуемого вещества судят по изменению каких-либо физических свойств, происходящему в результате химической реакции.

При колориметрических определениях о количестве определяемого элемента (или иона) судят по интенсивности окраски раствора, вызванной присутствием в нем какого-либо окрашенного соединения этого элемента, полученного по реакции его с каким-либо реактивом.

Чем интенсивнее окраска, тем больше элемента (иона) в растворе и наоборот.

Если для измерения окраски, а следовательно и концентрации раствора использовать прибор – фотоэлектроколориметр, то такой метод анализа называется фотометрическим.

В основе фотометрических измерений лежит закон Ламберта-Бера. Если поток монохроматического света с интенсивностью J0 падает на однородный слой какого-либо вещества, то часть его (с интенсивностью Jr) отражается от последнего, часть (Ja) поглощается и часть (Jt) проходит через слой, причем: (4.5)

J0 = Jr + Ja + Jt

                                                                                                                           (4.5)

В случае водных растворов величина Jr очень мала и ей можно пренебречь, тогда: (4.6)

J0 = Ja + Jt

                                                                                                                           (4.6)

Величина Ja зависит от наличия в растворе окрашенного вещества, которое поглощает свет гораздо сильнее, чем растворитель. Зависимость между интенсивностью окраски раствора и содержанием в них окрашенного вещества описывается уравнением:

-e×c×ℓ

                                                                                                                             (4.7)

Jt = J0× 10, где (Закон Ламберта-Бера.)

                                                                                                                               (4.8)

ε – коэффициент светопоглощения, постоянная величина, зависит от природы окрашенного вещества.

с – концентрация окрашенного вещества в растворе.

ℓ- толщина слоя светопоглощаещего раствора. [6]

Если прологарифмировать уравнение Ламберта-Бера и изменить знаки, то получим: (4.9,4.10)

-ε×с×ℓ + ℓg×J0 = ℓg×Jt

                                                                                                                              (4.9)

ℓg×J0 - ℓg×Jt = ε×c×ℓ

                                                                                                                              (4.10)

Величина ℓg×J0 - ℓg×Jt называется оптической плотностью раствора Д, то есть: (4.11)

Д = ε×с×ℓ

                                                                                                                             (4.11)

Оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации окрашенного вещества и толщине слоя раствора.

Другими словами, при одинаковой толщине слоя раствора данного вещества и прочих равных условиях оптическая плотность этого раствора будет тем больше, чем больше в нем содержится окрашенного вещества. При использовании фотоэлектроколориметра измерение оптической плотности растворов производится фотоэлементами.

Световой поток проходит через кювету (с определенной толщиной слоя раствора), наполненную исследуемым окрашенным раствором. Прошедший через раствор световой поток принимается фотоэлементом, в котором световая энергия превращается в электрическую. Возникающий при этом электрический ток измеряется при помощи чувствительного гальванометра.

При определении этим методом концентрации исследуемого вещества измеряют оптическую плотность исследуемого раствора (Дисл.) и эталонного (Дэтал.), концентрация которого известна, при одинаковой толщине слоя.

Расчет производится по формуле: (4.12)

Дисп.

Сисп. = × Сэтал.

                                                                                                                            (4.12)

Для получения пучка монохроматического света используются светофильтры

– набор цветных стекол, которые характеризуются эффективной длиной волны.

Для выбора светофильтра в каждом конкретном случае снимают оптическую характеристику раствора – то есть зависимость его оптической плотности от эффективной волны светофильтра. Для этого измеряют оптическую плотность одного и того же раствора при различных светофильтрах и выбирают, при котором она максимальна.

    Методика измерения светопропускания или оптической плотности   на приборе ФЭК-56.

    Включить прибор и прогреть его 10-15 минут, установить "электрический нуль". Для этого рукояткой привести стрелку гальванометра к нулю, не раскрывая шторку световых пучков рукояткой. В левом световом пучке на все время измерения устанавливается кювета с растворителем.  Если он не окрашен, можно в левый пучок вставить кювету с исследуемым  раствором.

Индекс  правого  барабана   устанавливают   на   отсчет   100   по   шкале светопропускания. Вращением левого  измерительного  барабана  ее   вновь приводят к  нулю  и  отсчитывают  по  шкале  правого  барабана  оптическую плотность Д.

Для   массовых   фотометрических   измерений   предварительно   строят калибровочную кривую.  Для этого готовят  серию   эталонных   растворов различной концентрации, измеряют их  оптическую  плотность  при  выбранном светофильтре и определенной толщине слоя ℓ  и  строят  график  зависимости оптической плотности раствора Д от его концентрации С.

Лабораторная работа.

 Определение концентрации ионов железа Fe3+ по реакции  с  салициловой кислотой.

 Для определения   концентрации   исследуемого   раствора   необходимо построить  калибровочную   прямую,   выражающую   зависимость   оптической плотности от концентрации вещества.

       I. Построение калибровочной кривой.

    Берут растворы с известной концентрацией салициловой кислоты: 0,5мг/мл, 0,25мг/мл , 0,125мг/мл , 0,0625 мг/мл , 0,031 мг/мл , 0,01 мг/мл. По 10

мл каждого из указанных растворов помещают в мерные  колбочки  на  25  мл,

добавляют по 1  мл  раствора  ионов  железа  для  образования  окрашенного

комплекса и доводят объем дистиллированной водой до метки.                                                                    

Fe3++3C6H4(OH)COOH((C6H4(OH)COO)3Fe+ + 3 H

 После   перемешивания   перед   каждым    определением    ополаскивают приготовленным  раствором  кювету,  затем  заполняют  ее  и  фотометрируют относительно воды. По полученным  результатам  строят  график  зависимости оптической плотности Д от концентрации ионов железа в растворе С.

II.Определение концентрации ионов железа в исследуемом растворе.

    В мерную колбу на 25 мл берут 10 мл исследуемого раствора, добавляют 1мл насыщенного раствора салициловой кислоты  и  доводят  объем  до  метки.

Измеряют  оптическую  плотность  полученного  раствора  на  ФЭК-56  и по калибровочной кривой вычисляют концентрацию  ионов  железа  в  исследуемом растворе.(таблица 4.1)

Снятие калибровочной кривой.

|Д, оптическая плотность р-ра.   |С, концентрация р-ра, мг/мл.    

|95                                                   |0,5                             

|75                                                   |0,25                            

|65                                                   |0,125                           

|57                                                   |0,0625                          

|50                                                   |0,031                          

|48                                                   |0,01                            

                                                                                                                    (Табл. 4.1)

Применение

Салициловая кислота - активный компонент ивовой коры. Ещё в XIX в. её использовали для лечения ревматизма и мочекислого диатеза, а сегодня это вещество синтезируют в больших количествах, так как оно служит основой для производства многих лекарств.

Салициловая кислота обладает слабыми антисептическими, раздражающими и кератолитическими (в больших концентрациях) свойствами и применяется в медицине наружно в мазях, пастах, присыпках и растворах при лечении кожных заболеваний; входит в состав пасты Лассара, присыпки «гальманин», препаратов «мозольная жидкость» и «мозольный пластырь».

Производные салициловой кислоты также применяются в медицине (салицилат натрия), её амид (салициламид) и ацетилсалициловую кислоту (аспирин) используют как жаропонижающие, противоревматические, противовоспалительные и болеутоляющие средства; фенилсалицилат — как антисептик, пара-аминосалициловую кислоту (структурно близкую к пара-аминобензойной кислотой, необходимой туберкулезным микобактериям и поэтому метаболически конкурирующую с ней) — как специфическое противотуберкулёзное средство.

Благодаря антисептическому действию салициловую кислоту употребляют при консервировании пищевых продуктов; её используют также в производстве азокрасителей, душистых веществ (сложных эфиров салициловой кислоты), для колориметрических определения Fe и Cu, для отделения тория от других элементов. [5]

Литература

1.Количественный химический анализ. Пособие для самостоятельной подготовки студентов к практическим занятиям по аналитической химии. Под  общей редакцией проф. А.А.Федорова.Пермь:ПГФА,2009.61с.

2.Инструментальные (физико-химические) методы анализа. Методические указания для студентов очного и заочного факультетов/Зальцберг В.Х., Колобова М.П., Токсарова Ю.С. Пермь: ПГФА,2010.76 с.

3.Качественный химический анализ. Пособие для самостоятельной подготовки студентов к практическим занятиям по аналитической химии. Под общей редакцией проф. А.А.Федорова. Пермь: ПГФА,2009.70с.

4.[Электронный ресурс] .

            http://www.edudic.ru/hie/3468/

5.[Электронный ресурс]

            http://wapref.ru/referat_qasrnayfsyfsmerrna.html

6. [Электронный ресурс]

                   http://ru.wikipedia.org


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36217. Уравнения Колмогорова. Моделирование многоканальной СМО с ограничением на длину очереди 75.5 KB
  Моделирование многоканальной СМО с ограничением на длину очереди Марковские процессы уравнения Колмогорова Случайный процесс t называется Марковским если его будущее не зависит от прошлого а определяется настоящим т. Примерами Марковских процессов являются при определенных предположениях процессы функционирования СМО.1 СМО может иметь установившийся стационарный режим. Для построения модели стационарного режима СМО положим все производные в системе 11 равными нулю.
36218. Имитация Марковских процессов с непрерывным временем и дискретными состояниями. Планирование машинных экспериментов при имитационном моделировании 91.5 KB
  Например пусть 1 – время через которое должен произойти переход в состояние Sj1 а 2 – время через которое должен произойти переход в состояние Sj2. Обозначим Т – время в течении которого будем наблюдать имитируемый процесс время прогона. Для тех дуг что i = k0 сформировать с помощью датчика случайных чисел k0 j – время ожидания перехода Sk0 Sj. Определить – время пребывания в состоянии Sk0 через какое время будет реальный переход в новое состояние.
36219. Классификация моделей оптимального синтеза. Методы релаксации в непрерывной оптимизации, условия сходимости. Алгоритмы градиентного метода и методов сопряжённых градиентов 119 KB
  Задача линейного программирования ЛП – функции критериев qkx и ограничений fix линейны; если хотя бы одна из этих функций нелинейна то имеем задачу нелинейного программирования НЛП. Задача выпуклого программирования – функции критериев qkx и ограничений fix выпуклые. Задача линейного целочисленного программирования – функции критериев qkx и ограничений fix линейны контролируемые входные переменные хj – целые числа. Оценка приращения функции Лемма 6.
36220. Теоретические основы линейного программирования. Симплекс-метод. Метод искусственного базиса 93.5 KB
  Канонической формой задачи ЛП называется такая ее запись при которой 1 целевая функция должна быть минимизирована; 2 все искомые переменные должны быть неотрицательны; 3 все ограничения кроме неотрицательности переменных имеют вид равенства. Оптимальные значения переменных от такой замены не изменятся. 2 Если в исходной задаче на какойто параметр хj не наложено условие неотрицательности то можно сделать замену переменных положив где – новые переменные удовлетворяющие условию неотрицательности. 3 Преобразование неравенств в...
36221. Очередь. Работа с динамической очередью 246 KB
  Например: Работа с очередью Для создания очереди и работы с ней необходимо иметь как минимум два указателя: на начало очереди возьмем идентификатор BegQ; на конец очереди возьмем идентификатор EndQ. Установка указателей BegQ и EndQ на созданный первый элемент: Удаление элемента очереди 1. Перестановка указателя начала очереди BegQ на следующий элемент используя значение поля Link которое хранится в первом элементе. После этого освобождается память начального...
36222. Парадигмы программирования. Правила структурного программирования 37.5 KB
  Создавались вполне работоспособные программы. Это можно объяснить только тем что программы в те времена были в основном простые работала над каждой группа не больше чем 10 человек а чаще всего вообще только программист. Он же потом осуществлял сопровождение программы и перенос в случае необходимости на другие аппаратные платформы...
36223. Понятия класса, объекта 25 KB
  Одним из самых главных понятий языка С является понятие класса с1аss. Понятие класса напоминает понятие записи в языке PSCL. По умолчанию все элементы класса приватные поэтому ключевое слово рrivаte можно опустить.
36224. Инкапсуляция. Вызов функций – членов класса 24.5 KB
  Вызов функций – членов класса. В объектноориентированном программировании данные и функции их обрабатывающие могут быть объединены вместе в рамках одного класса как бы помещены в 1 капсулу что и является инкапсуляцией. Обычно данные класса объявляются рrivte и работа с ними возможна только методами данного класса. можно вызывать их за пределами класса.
36225. Конструкторы и деструкторы. Функции в языке С++ 29 KB
  Функции в языке С В С самостоятельные программные модули называются функциями. При описании функции должен быть указан тип возвращаемого значения он указывается перед именем функции. Но функции должны быть описаны до того когда они будут вызваны другими функциями. Вызов функции fx y передаётся адрес fxy передаются сами переменные Если return есть в теле функции то заканчивается выполнение функции а потом возврат.