05 - Szerves Kémiai Tanszék

Fizikai paraméterek és intermolekuláris kölcsönhatások
Makroszkópikus fizikai paraméterek: op. fp.; oldhatóság
Intermolekuláris kölcsönhatások határozzák meg
Miért alacsonyabb a metán olvadás- és forráspontja az etinnél
Miért van az etil-alkoholnak és éternek eltérő forráspontja
Miért van az ecetsavnak és a nátrium-acetátnak magas olvadás- és forráspontja
1

Intermolekuláris kölcsönhatások
Kovalens kötés disszociációs energiája: 140-523 KJ mol -1 , intramolekuláris kölcsönhatás
Ion-ion kölcsönhatás: ionos vegyületek, erős elektrosztatikus vonzó kölcsönhatás
Magas op. és fp., gyakran bomlás az forráspont elérése előtt. NaOAc: op.: 324 °C.
Intermolekuláris kölcsönhatások:

2) Hidrogén kötés: erős dipól-dipól kölcsönhatás hidrogén atom és kis elektronnegatív
(O, N, F) atom nemkötő elektronpárja között. 4-38 KJ mol -1 .
Inter- és intramolekuláris hidrogénkötés
EN =
H C S Br N O F
2,1 2,5 2,5 2,8 3,0 3,5 4,0
H
O
H
O
H
H
víz
H
O
H
100 pm
180 pm
H
O
H
O HO
H 3 C C
C
OH O
ecetsav
CH 3
HO
C
O H
O
szalicilsav
H
H
O C
N H O C
N H O C
H
N
H
H
H
H
formamid fp.: 193 °C
H
C
O
O H
H
O
C
O
H
H
O
C
O
H
H
O
C
O
H
szalicilaldehid
op.: -7 °C
fp.: 197 °C
intramolekuláris
4-hidroxibenzaldehid
op.: 117 °C,
fp. : magas, elbomlik
Intermolekuláris hidrogén kötés
3

Hidrogén kötések szerepe a DNS kettős spirál szerkezetének kialakításában.
3) van der Waals erők: London féle kölcsönhatás vagy diszperziós kh. ; elektronok sűrűsége
a molekula egy részén megnövekedik pillanatnyi dipólus ellentétes dipólust indukál a másik
molekulában vonzó kh. az ellentétes töltések között
polarizálhatóság: elektronok képessége, hogy a változó elektromos térre reagáljanak. F < Cl < Br < I
Nagy molekuláknál a van der Waals erők a meghatározók; erős hidrogén kötések lehetnek
4
jelentősebbek.

Oldhatóság
Szilárd anyag oldódása folyadékban: kristályban ható rácsenergiát, intermolekuláris vonzó
kölcsönhatásokat megszünteti, rendezettből rendezetlenebb eloszlás, szolvatálás
víz: nagy polaritás, kis molekula, erős hidrogén kötések, dipól-ion kölcsönhatások
ionos vegyület
oldódása vízben
Hasonló a hasonlóban oldódik elv: ionos és poláros vegyületek poláros oldószerben,
apoláros anyagok apoláros oldószerben.
apoláros folyadékok elegyednek, poláros és apolárosok nem, olaj-víz
metanol-víz, etanol-víz, propil-alkohol-víz minden arányban elegyednek.
nagyon kis mértékben oldódik vízben
5

Vonzó kölcsönhatások
6

Alak és fizikai paraméterek: nem elágazó alkánok forráspontja szabályos növekedést mutat
a növekvő molekulatömeggel.
A láncelágazás csökkenti a forráspontot, mivel a
molekula felületét csökkenti, ami a van der Waals erő
csökkenéséhez vezet
hexán
fp.: 68.7 °C
2-metilpentán
fp.: 60.3 °C
3-metilpentán
fp.: 63.3 °C
2,3-dimetilbután
fp.: 58.0 °C
2,2-dimetilbután
fp.: 49.7 °C
Olvadáspont: páros és páratlan szénatomszámú
alkánokot külön kezelve monoton növekvő görbe.
even-numbered
monoclynic
odd-numbered
orthorhombic
szorosabb illeszkedés
a kristályrácsban
7

Szerves vegyületek szerkezetvizsgálata
Izolálás vagy szintézis
Fizikai állandók (op., fp.), spektroszkópiai
Módszerek, kromatográfia (TLC)
Oszlopkromatográfia, átkristályosítás,
Extrakció, szűrés
8

Minőségi analízis
Szén és hidrogén kimutatása (Liebig): A szén és hidrogén tartalom szén-dioxiddá és vízzé
alakul 500-550 °C –on CuO-dal hevítve.
z z
H 2 O
o o o
C, H,O CuO CO2 H2O
Cu2O
A keletkező szén-dioxid bárium-hidroxiddal báriumkarbonát
csapadékot ad.
CuO + minta
CO
o 2
o
o o
o
oo
Ba(OH) 2
Ba(OH) 2 + CO 2 BaCO 3 + H 2 O
Nitrogén, kén és halogének kimutatása
Nitrogén tartalom(Lassaigne-próba): A szerves vegyületben lévő nitrogén nátrium-cianiddá
alakul nátriummal hevítve, ami vas-cianiddal és vas(III)-kloriddal reagáltatva Berlin kék
csapadékká alakul.
3
4
Fe(CN)
2
Na
2SO4
C, H, O,N,S,Hlg NaCN Na
2S
NaHlg
Na
2 NaCN FeSO
Fe(CN)
2
4 NaCN Na
4FeCN6
FeCN
4 FeCl Fe FeCN
12 NaCl
4 6
3 4
6
3
Berlin kék
9

Kén tartalom: Az ólom-acetát a vízoldható nátriumszulfidot sötétbarna ólomszulfid csapadékká
alakítja.
Na S Pb
2
OAc PbS 2 NaOAc
2
Halogén tartalom: a halogenid ionok ezüst-nitráttal ezüst-halogenid csapadékot képeznek.
NaHlg AgNO3 AgHlg
NaNO 3
Belstein teszt halogénekre: rézdrótra felvitt mintát hevítve a halogéntartalom réz-halogenidekké
alakul, amik zöld színnel festik a Bunsen égő lángját.
z
C, H, O, S, N, Hlg + Cu
Mennyiségi elemzés
CuHlg
C, H tartalom meghatározása: Pregl módszer, a mintát oxigén jelenlétében hevítjük.
minta
C, H, O, S, N, Hlg
Vörös izzás
CuO CO 2 + H 2 O + NO x + SO 3 + CuHlg 2
measured removed
200°C
o o o o o o o o
o o o o o o
O 2 Ag CuO/PbCrO 4 PbO 2
Ag
z
o o
o o
o o o Ag
o o
z CaCl 2 /P 2 O 5
o o
o o
z
o o o
f e d c b a A B
halogenidek
SO 3 eltávolítása
megkötése AgHlg-ként
NO 2 eltávolítása
Víz megkötés
tömegmérés
NaOH/azbeszt
CO 2 megkötés
10

a: Fűtött Ag drót, hogy megakadályozza a víz kondenzációját.
b: Ólom-oxid megköti a nitrogén-dioxidot.
c: Hőátmenetet és halogéncsapdát biztosít az ezüstgyapot réteg.
d: réz-oxid/ólom-kromát töltet SO 3 megkötésére(PbSO 4 )
e: ezüstgyapot réteg
f: 1-2 mg minta platina csónakban
PbO 2 NO
2
Pb(NO
A és B csapdázza a víz és széndioxid tartalmat, amit tömegméréssel határoznak meg..
2 3
)
2
Modern elemanalízis: Gázok elválasztása (CO 2 , H 2 O, N 2 , SO 2 ) és gázkromatográfiás elemzése
vezetőképességmérő detektorral.
CO 2 , H 2 O, N 2 tartalom, NO 2 tartalmat N 2 -né alakítják CuO-dal.
Dumas módszer N tartalomra: CuO jelenlétében oxigén armaban égetik el a mintát.
C, H, O,N CuO CO H2O
N2
NO
x
2
Cu
Cu NO
x
CuO N2
eltávolítva térfogatmérés
zz
oo
oo
o o
o o
sample
CO 2
oo o o CuO o o Cu
o o
o o
o o
z z
700 °C 800 °C
Azotométer térfogatmérésre
11