有機(jī)化合物與有機(jī)金屬化合物在空氣內(nèi)燃燒,即使將它們的粉末細(xì)度、燃燒達(dá)到的溫度與加熱的速度,保持在近似情兄,其外表景象在一切場(chǎng)合中并不相同。原因是燃燒過(guò)程涉及很多的部分過(guò)程,如去水,熱裂,與水的反應(yīng)(高溫下分裂出水,因而成為類(lèi)似過(guò)熱水蒸汽形態(tài)),氧化還原反應(yīng)等等。因此,小心注意試樣燃燒時(shí)的形狀,可以搜集到各種各樣的情報(bào)。
燃燒試驗(yàn),先將1~2毫克的試樣,放在倒置的瓷坩堝蓋上,或放在一只小蒸發(fā)皿內(nèi),再用小火焰從其下面加熱,就可順利地進(jìn)行。應(yīng)該注意到有無(wú)由于硝基、亞硝基、偶氮化合物或疊氮化物而發(fā)生爆炸或爆裂事情。如果沒(méi)有這種情況發(fā)生,那就可用5~20毫克試樣進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn),并記錄熔融、氣體的放出等等情況。時(shí)時(shí)將火焰從上面直接施加到物料上,使它在揮發(fā)以前投入灼燒。如果物質(zhì)碳化,就應(yīng)該增大火焰,最后將試樣強(qiáng)烈加熱。
燃燒試驗(yàn)所示出的重要向?qū)椋?/span>
芳族化合物 | 燃燒時(shí)現(xiàn)出有煙的火焰 |
較低的脂族化合物 | 燃燒時(shí)現(xiàn)出幾乎無(wú)煙的火焰 |
含氧化合物 | 燃燒時(shí)現(xiàn)出帶藍(lán)色的火焰 |
鹵素化合物 | 燃燒時(shí)現(xiàn)出有煙的火焰 |
多鹵素化合物 | 一般在火焰直接加到物質(zhì)以前并不灼燒;此后則物質(zhì)瞬即使燈焰發(fā)煙 |
糖類(lèi)與朊類(lèi) | 燃燒時(shí)發(fā)出特別氣味 |
不揮發(fā)的有機(jī)物質(zhì),如果在有限的空氣中迅速加熱,將會(huì)發(fā)生一種干餾的過(guò)程。這種過(guò)程,依照重要的部分物相來(lái)說(shuō),涉及去水、水解、熱解分裂、縮合、氧化、還原、熱解分裂產(chǎn)物相互間的作用,并包括各自由基團(tuán)的作用在內(nèi)。從分析觀(guān)點(diǎn)上看來(lái),應(yīng)該著重注意的是,可能生成一些產(chǎn)物,容易利用它的蒸氣和適當(dāng)?shù)脑嚰埥佑|而作出檢定的。這類(lèi)產(chǎn)物包括:酸性或堿性的蒸氣;氰化氫;氰;乙醛;還原性氣體;硫化氫。直至現(xiàn)在為止,對(duì)于有機(jī)化合物受干熱時(shí)的性行還沒(méi)有系統(tǒng)的研究??墒牵醪降难芯恳呀?jīng)啟示了,從揮發(fā)性化合物試酸的正或負(fù)反應(yīng)中,往往可以獲得對(duì)試樣本性方面饒有價(jià)值的暗示。
揮發(fā)物試驗(yàn)可在石棉架支持著的玻璃試管(4厘米×0.5厘米)中進(jìn)行。將約1或2毫克的試樣放在管中,然后將管口用適當(dāng)潤(rùn)濕的試紙一小片蓋住。管的底部用微焰加熱,直至明顯的燒焦開(kāi)始。這個(gè)操作手續(xù)系用試紙(必要時(shí)新鮮配制)來(lái)檢定下列的分解產(chǎn)物:
1.揮發(fā)的酸類(lèi) | 剛果紅試紙(變藍(lán)) |
2.揮發(fā)的堿類(lèi) | 酚酞試紙(變紅) |
3.氰化氫 | 醋酸銅-醋酸聯(lián)苯胺試紙(變藍(lán)) |
4.氰 | 氰化鉀-8-羥基喹啉試紙(變紅) |
5.還原性蒸氣 | 磷鉬酸試紙(變藍(lán)) |
6.硫化氫 | 醋酸鉛試紙(變黑) |
7.乙醛 | 嗎啉-硝普酸鈉試紙(變藍(lán)) |
表3示出試驗(yàn)1~7施用于各種化合物的揮發(fā)性熱解產(chǎn)物的結(jié)果。少于0.5毫克的樣品量,往往足夠用來(lái)檢定特性的熱解產(chǎn)物。
表中指出熱解分裂出氰化氫這一現(xiàn)象,竟從這么多種含氮有機(jī)化合物中發(fā)生,以致氰離子試驗(yàn)的負(fù)反應(yīng),就成為具有偵察價(jià)値了。又在有機(jī)化合物的熱解產(chǎn)物中檢定氰與乙醛,雖然比較稀少,卻也可同樣進(jìn)行。從很多種胍及胍的開(kāi)鏈和環(huán)狀衍生物,以及嘌呤衍生物可以分裂出氰。在含OC2H5-、NC2H5-、OCH2CH2O-、NCH2CH2N-或NCH2CH2O-基團(tuán)的化合物的氣態(tài)熱解產(chǎn)物中,可以檢定出乙醛。后三種基團(tuán)在熱解分裂出水(即是類(lèi)似過(guò)熱水蒸汽形態(tài))時(shí),轉(zhuǎn)化成揮發(fā)的乙二醇,因而間接也可以發(fā)生乙醛反應(yīng)。
如上所述,有機(jī)化合物的熱解分裂可和其它過(guò)程如水解、氧化還原反應(yīng)、縮合作用等結(jié)伴發(fā)生或緊接發(fā)生。這種復(fù)合過(guò)程的具體有趣說(shuō)明,將在許多含鹵素有機(jī)化合物熱解時(shí)的性行中見(jiàn)到,它們不僅產(chǎn)生氫鹵酸,并且令人驚奇地還會(huì)產(chǎn)生大量的單體鹵素。單體鹵素的產(chǎn)生,是由于一種第二步的反應(yīng);這可由事實(shí)來(lái)証明,即將含鹵素有機(jī)化合物與碳酸鈉或氧化鎂的混合物進(jìn)行干熱時(shí),只產(chǎn)生鹵化鈉或鹵化鎂。因此,鹵素的來(lái)由,顯然是由于初步所產(chǎn)生的無(wú)水氫鹵酸,受到空氣氧化所致:
2HX+O → H2O+2X0 (X代表鹵素)
上面所述,乙醛在O-乙基與N-乙基化合物熱解中產(chǎn)生,也同樣屬于第二步反應(yīng)的性質(zhì)。在這些場(chǎng)合,連同相應(yīng)的甲基化合物,其熱解所產(chǎn)生的水,先將化合物皂化成為乙醇或甲醇(熱水解),而熱的乙醇(甲醇)蒸氣和空氣接觸時(shí),就部分地被氧化而成為相應(yīng)的醛類(lèi)。
很多種苯胺衍生物在受到干熱時(shí)產(chǎn)生苯胺,也是頗有興趣的事例。苯胺在氣相時(shí),可利用它和曾經(jīng)對(duì)-二甲胺基苯(甲)醛浸滲過(guò)的濾紙互相接觸,產(chǎn)生黃色斑點(diǎn)(形成希夫氏堿類(lèi))來(lái)作出檢定。這個(gè)苯胺衍生物初步試驗(yàn)法的靈敏度,可從少至5微克的乙酰替苯胺、苯酰替苯胺、肼?lián)伪交虮诫略跓峤鈺r(shí)產(chǎn)生苯胺這一事實(shí)的發(fā)現(xiàn),而得到說(shuō)明。
下面數(shù)種熱解分裂,在分析上具有很大的重要性:(1)具有兼含N與O基團(tuán)的有機(jī)化合物,無(wú)例外地分裂出亞硝酸。(2)環(huán)核或支鏈內(nèi)有O-原子的芳族化合物產(chǎn)生酚類(lèi)。亞硝酸與揮發(fā)性酚類(lèi),是可在氣相中得到靈敏的檢定的,那末它們的特性試驗(yàn)法,就可根據(jù)于這種性行了。
在評(píng)估氣態(tài)化學(xué)分裂產(chǎn)物的檢定法時(shí),應(yīng)注意到化合物的混合物,其性行和其分開(kāi)的各個(gè)組份會(huì)有所不同,因?yàn)榛旌衔镌诩訜釙r(shí),各個(gè)組份之間可有種種反應(yīng)發(fā)生。例如醋酸及甲酸的堿金屬鹽或堿土金屬鹽的混合物,在加熱時(shí)會(huì)形成乙醛。這是甲酸與堿金屬甲酸鹽一個(gè)純度試驗(yàn)法的基礎(chǔ)。另一例子,是亞硝胺類(lèi)和碳水化合物類(lèi)、檸檬酸、酒石酸等的混合物,在熱解時(shí)會(huì)有亞硝酸迅速形成。
有機(jī)化合物與不熔無(wú)機(jī)氧化劑的混合物在干熱時(shí),可以觀(guān)察到一些有趣的效應(yīng)。它和有機(jī)參加物或其熱解產(chǎn)物之間,將發(fā)生局部化學(xué)的氧化還原反應(yīng),形成特性熱解產(chǎn)物,易于作出檢定。
表 3
化合物 | H+ | OH- | HCN | (CN)2 | 還原性蒸氣 | H2S | CH3CHO |
硫脲 | - | + | + | - | + | + | - |
尿酸 | + | - | + | + | - | - | - |
亞硝基R鹽 | + | + | - | - | + | + | - |
糖精 | - | + | - | - | + | + | - |
若丹明B | + | - | + | - | + | - | + |
巴比土酸 | + | + | + | - | - | - | - |
辛可寧(堿) | - | - | - | - | + | - | - |
葡萄糖 | + | - | - | - | + | - | + |
氨基非林 | - | + | + | + | - | - | - |
D,L-異白氨酸 | - | + | + | - | + | - | - |
雙阿脲 | + | + | + | + | - | - | - |
聯(lián)苯胺 | - | + | + | - | + | - | - |
肼?lián)伪?/span> | - | + | + | - | + | - | - |
二甲基乙二肟 | + | + | + | + | - | - | - |
縮二脲 | - | + | - | - | - | - | - |
胱氨酸 | - | + | - | - | + | + | - |
碳酸胍 | - | + | + | + | - | - | - |
8-羥基喹啉 | - | - | + | - | + | - | - |
6-硝基喹啉 | + | - | + | - | - | - | - |
聚乙烯醇 | + | - | - | - | - | - | + |
黃蝶呤 | - | + | + | + | + | - | - |
對(duì),對(duì)'-二氨苯基砜 | + | - | + | - | + | - | - |
鹽酸萘胺 | + | - | - | - | - | - | - |