Purification Methods of Organic Compounds Notes

शोधन प्रक्रम (PURIFICATION METHODS)

आसवन विधियाँ (Distillation Techniques)

कार्बनिक यौगिक का गुणात्मक व मात्रात्मक विश्लेषण

1. गुणात्मक विश्लेषण (Qualitative analysis) : - कार्बनिक यौगिकों में तत्वों को पहचनना।
(i) कार्बन तथा हाइड्रोजन की पहचान -
कार्बनिक यौगिक को कॉपर (II) ऑक्साइड के साथ गरम करने पर प्राप्त वाष्प को चूने के पानी या निर्जल कॉपर सल्फेट से गुजारते हैं तो चूने का पानी अगर दूधिया हो जाए तो उस यौगिक में CO₂ या कार्बन उपस्थिति है।
निर्जल कॉपर सल्फेट को नीला कर दे तो उसमें H₂O या हाइड्रोजन की उपस्थित है।

यौगिक + CuO ⎯Δ→ CO₂ + H₂O + Cu

CO₂ + Ca(OH)₂ ® CaCO₃ ¯ + H₂O
                                दुधिया

H₂O + CuSO₄ ® CuSO₄. 5H₂O
            रंगहीन         नीला

(ii) नाइट्रोजन, सल्फर तथा हैलोजन का पहचान (लैसेग्ने परीक्षण) :-
लैसेग्ने विलयन या सोडियम निष्कर्ष को तैयार करना-
यौगिक को सोडियम के साथ दहन नलिका में गर्म किया जाता  है तथा ठण्डे जल में डालते हैं तथा कुछ समय के लिए गर्म करते हैं तो यह लैसग्ने विलयन या सोडियम निष्कर्ष देता है।  लैसग्ने विलयन में उपस्थिति यौगिक, सहसंयोजक से आयनिक में परिवर्तित हो जाते है।
e.g : Na + C + N® NaCN
Na + S ® Na₂S
Na + X ® NaX (आयनिक)

(a) नाइट्रोजन का परीक्षण :
सोडियम निष्कर्ष को आयरन (II) सल्फेट के साथ उबालने पर सोडियम हैक्सा सायनो फैरेट (II) बनता है जिसमें कुछ मात्रा में FeCl₃ जोड़ने पर प्रशियन ब्लू रंग फेरो फैरी सायनाइड देता है जो कि नाइट्रोजन की उपस्थिति निश्चित करता है।
6 NaCN + FeSO₄ ® Na₄[Fe(CN)₆] + Na₂SO₄
Na₄[Fe(CN)₆] + FeCl₃ ® Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + NaCl
                                         Prussian blue colour

 

(b) सल्फर का परीक्षण :
सल्फर Na₂S के रूप में उपस्थित होता है। (अ) सोडियम निष्कर्ष को एसीटिक अम्ल द्वारा अम्लीकृत कर लैंड एसीटेट मिलाने पर लैड सल्फाइड का काला अवक्षेप बनता है जो कि सल्फर की
उपस्थिति को निश्चित करता है।
Na₂S + (CH₃COO)₂ Pb® 2CH₃COONa + PbS¯
                                                                      (Black)

(ब) नाइट्रोप्रुसाइड परीक्षण:
सोडियम निष्कर्ष + सोडियम नाइट्रोप्रुसाइड ® बैंगनी रंग
Na₂S + Na₂ [Fe(CN)₅ NO] ® Na₄ [Fe(CN)₅ NOS]
                                                          (Violet colour)

नोट : यदि यौगिक में नाइट्रोजन तथा सल्फर दोनों उपस्थित हो तो सोडियम थायोसायनेट बनता है ।
Na + C+ N + S ® NaCNS

(iii) हैलोजनों का परीक्षण:
हैलोजनों के परीक्षण से पहले सोडियम निष्कर्ष को नाइट्रिक अम्ल के साथ उबाला जाता है जो कि सोडियम सायनाइड तथा सोडियम सल्फाइड को विघटित करके H₂S और HCN बनाते हैं।
Na₂S + सान्द्र HNO₃ ® H₂S ­
NaCN + सान्द्र HNO₃ ® HCN
अब सोडियम निष्कर्ष को सिल्वर नाइट्रेट से अभिक्रिया करने पर AgX का अवक्षेप बनता है।
NaX + AgNO₃ ® AgX (अवक्षेप) + NaNO₃

(iv) फॉस्फोरस का परीक्षण:

यौगिक को ऑक्सीकारक (सोडियम परॉक्साइड) के साथ गरम करने पर यौगिक में उपस्थित फॉस्फोरस, फॉस्फेट में परिवर्तित हो जाता है जिसको अमोनियम मॉलिब्डेट तथा नाइट्रिक अम्ल के साथ गर्म करने पर पीला रंग का अवक्षेप बनता है जो कि फॉस्फोरस की उपस्थिति निश्चित करता है।

यौगिक + Na₂O₂ ® Na₃ PO₄

Na₃ PO₄ + 3HNO₃ ® H₃PO₄ + 3NaNO₃

H₃PO₄ + 12(NH₄)₂MoO₄ + 21 HNO₃ ® (NH₄)₃PO₄.12 MoO₃ + 21 NH₄NO₃ + 12H₂O
                                                                             (yellow)

मात्रात्मक विश्लेषण:
यौगिक में विभिन्न तत्वों का प्रतिशत ज्ञात करना

(1) कार्बन तथा हाइड्रोजन का आकलन : (लीबिग विधि)
कार्बनिक यौगिक की ज्ञात मात्रा को कॉपर (II) ऑक्साइड के आधिक्य में जलाने पर कार्बन और हाइड्रोजन क्रमश: कार्बन डाइऑक्साइड तथा जल में ऑक्सीकृत हो जाते हैं। अब बनी वाष्प को निर्जल कैल्सियम क्लोराइड युक्त U नली में प्रवाहित किया जाता है तथा बाद मैं पोटैशियम हाइड्रोक्साइड विलयन में जिससे CaCl₂, H₂O को तथा KOH, CO₂ को अवशोषित करता है।

 

अब H₂O तथा CO₂ की मात्राएँ ज्ञात की जा सकती है।

C तथा H का प्रतिशत ज्ञात करना :-
यदि कार्बनिक यौगिक का द्रव्यमान W gm है ।
बनने वाले जल या कार्बन डाइऑक्साइड के द्रव्यमान m gm है।
हाइड्रोजन के लिए:
∴ 18 gm H₂O रखता है 2 gm हाइड्रोजन
∵ 1 gm H₂O रखता है \rm{218 gm}  हाइड्रोजन
∵ m gm H₂O रखता है \rm{218 × m \ gm }  हाइड्रोजन
W gm कार्बनिक यौगिक में H की प्रतिशतता:-

\boxed{\mathrm{\% \ of \ H = 218 × mW× 100}}

कार्बन के लिए:

44 gm CO₂ रखता है 12 gm कार्बन

1 gm CO₂ रखता है 1244 gm कार्बन

m gm CO₂ रखता है 1244 × \rm{mgm}  कार्बन

W gm कार्बनिक यौगिक में कार्बन की प्रतिशतता:-

\rm{\% \ of \ C =1244 × mW × 100}

 

1. 0.246 g कार्बनिक यौगिक के पूर्ण दहन के फलस्वरूप 0.198 g कार्बन डाइऑक्साइड तथा 0.1014 g जल प्राप्त होते हैं यौगिक में कार्बन तथा हाइड्रोजन की प्रतिशतताओं का मान क्रमश: होगा– (NCERT Page No- 364)
(a) 20.45%, 7.62%
(b) 21.95%, 4.58%
(c) 31%,2.43%
(d) 10%,20%                            [b]

व्याख्या :-

· कार्बन की प्रतिशत-मात्रा = 12 × 0.198 × 10044 × 0.246  = 21.95%

हाइड्रोजन की प्रतिशत-मात्रा = 2 × 0.1014 × 10018 × 0.246 = 4.58%

 

(2) नाइट्रोजन का आकलन :-
नाइट्रोजन के आंकलन की दो विधियाँ है-
(i) ड्यूमा विधि [N₂ के रूप में]
(ii) जैल्डॉल विधि [NH₃, के रूप में]

(i) ड्यूमा विधि :
कार्बनिक यौगिक को CuO के साथ गर्म करने पर नाइट्रोजन, CO₂ तथा H₂O बनती है।

\rm{{{C}_{X}}{{H}_{y}}{{N}_{z}}+CuO\to xC{{O}_{2}}+y2}{{H}_{2}}O+z2{{N}_{2}}+Cu

इस प्रकार प्राप्त गैसीय मिश्रण को जलीय KOH के विलयन से नाइट्रोमीटर नलिका से प्रवाहित करते हैं जो N₂ गैस के अलावा सभी को अवशोषित कर लेता है।

 

मानक ताप व दाब पर N का आयतन
\rm{P_1V_1T_1 = P_2V_2T_2}  V₁= N₂ गैस का आयतन

                   P₁= वायुमण्डलीय दाब – जलीय तनाव

                   T_{1 ­}= कमरे का ताप

\boxed{\mathrm{V_2 = P_1V_1 × 273T_1 × 760}}

नाइट्रोजन की प्रतिशतता ज्ञात करना:–

∴ 22400 ml का STP पर N₂ द्रव्यमान = 28gm

∵ अत: STP पर V ml N₂ का द्रव्यमान =  2822400 × \rm{Vgm}

कार्बनिक यौगिक में N₂ की प्रतिशतत

\boxed{\mathrm{\% \ of \ N = 2822400 × VW× 100}}

 

2. नाइट्रोजन अणुमापन की ड्यूमा विधि में 0.3g कार्बनिक यौगिक 300K ताप तथा 715 mm दाब पर 50 mL नाइट्रोजन देता है। यौगिक में नाइट्रोजन का प्रतिशत होगा– (300 k ताप पर जलीय तनाव = 15 mm)। (NCERT Page No- 364)        
(a) 1.746%
(b) 27.46%
(c) 17.46%
(d) 37.46%                           [c]

व्याख्या :-
· 300 K ताप तथा 715 mm पर एकत्र नाइट्रोजन का आयतन = 50 ML
वास्तविक दाब = 715 – 15 = 700 mm

STP पर नाइट्रोजन का आयतन = 273 × 700 × 50300 × 760 = 41.9 mL

22400 mL नाइट्रोजन का STP पर भार = 28 g

अत: 41.9 mL का नाइट्रोजन का STP पर द्रव्यमान = 28 × 41.922400 g

नाइट्रोजन की प्रतिशतता = 28 × 41.9 × 10022400 × 0.3  = 17.46%

 

(ii) कैल्डॉल विधि :
नाइट्रोजन युक्त यौगिक को सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ गरम किया जाता है जिससे यौगिक अमोनियम सल्फेट में परिवर्तित हो जाता है। अब प्राप्त अम्लीय मिश्रण को सोडियम हाइड्रॉक्साइड के आधिक्य के साथ गर्म करने पर अमोनिया मुक्त होती है जिसे मानक सल्फ्यूरिक अम्ल विलयन के ज्ञात आयतन में अवशोषित कर लिया जाता है। अब अवशिष्ट सल्फ्यूरिक अम्ल को क्षार के मानक विलयन द्वारा अनुमानित कर लिया जाता है। अम्ल की आरंभिक मात्रा और अभिक्रिया के बाद शेष मात्रा के बीच अमोनिया के साथ अभिकृत अम्ल की मात्रा प्राप्त होती है।
लिय गये H₂SO₄ की नॉर्मलता = N₁
H₂SO₄ का आयतन = V₁
NaOH की नॉर्मलता = N₂

NaOH का आयतन = V₂
अमोनिया को उदासीन करने में H₂SO₄ के मिली तुल्यांक = (N₁V₁ -N₂V₂)

1 मिली तुल्यांक अमोनिया में नाइट्रोजन = 141000 \rm{gm}

(N₁V₁ -N₂V₂) मिली तुल्यांक अमोनिया में नाइट्रोजन \rm{141000 × (N_1V_1 - N_2V_2) gm}

माना कि कार्बनिक यौगिक का द्रव्यमान =W g

नाइट्रोजन की प्रतिशतता  \rm{141000 × (N_1V_1 - N_2V_2)W × 100}

\boxed{\rm{\% \ of \ N = 1.4W × (N_1V_1 - N_2 }V_2)}

3. नाइट्रोजन आकलन की कैल्डॉल विधि में 0.5 g यौगिक में युक्त अमोनिया 10 mL 1M H₂SO₄ को उदासीन करती है। यौगिक में नाइट्रोजन की प्रतिशतता क्या होगी?
(NCERT Page No- 366)    
(a) 52%
(b) 53%
(c) 58%
(d) 56%                                [d]

व्याख्या :-
· 1M 10 mL H₂SO₄ = 1M 20 mL NH₃ 1000 mL 1M अमोनिया में उपस्थित नाइट्रोजन = 14g
अत: 10 mL 1M अमोनिया में उपस्थित नाइट्रोजन  = 14 × 201000  नाइट्रोजन

अत: नाइट्रोजन की प्रतिशतता = 14 × 20 × 1001000 × 0.5  = 56.0%

(3) हैलोजन का परीक्षण : (कैरियस विधि) :
कार्बनिक यौगिक की निश्चित मात्रा को सिल्वर नाइट्रेट की उपस्थिति में सधूम नाइट्रिक अम्ल के साथ गर्म करते हैं। यौगिक में हैलोजन, सिल्वर हैलाइड का अवक्षेप में बनता है जिसको छानकर, सुखाने के बाद तोल लिया जाता है।
यदि कार्बनिक यौगिक का द्रव्यमान = W gm
अवक्षेप का द्रव्यमान = m gm

4. हैलोजन के आकलन की कैरिअस विधि में 0.15 g कार्बनिक यौगिक 0.12 g AgBr देता है। यौगिक में ब्रोमीन की प्रतिशत मात्रा क्या होगी? (NCERT Page No- 367)                            
(a) 82.55%
(b) 42.55%
(c) 52.55%
(d) 55.55%                                    [b]
व्याख्या :-
· AgBr का आण्विक द्रव्यमान = 108 + 80 = 188 g mol^-1

188 g AgBr में उपस्थित ब्रोमीन = 80 g

0.12 g AgBr में उपस्थित ब्रोमीन = 80 × 0.12188  g

ब्रोमीन का प्रतिशत = 80 × 0.12 × 100188 × 0.15  = 42.55%

(4) सल्फर का परीक्षण : (कैरिसय विधि)
सल्फर का आकलन बेरियम सलफेट के रूप में होता है।
BaSO₄ के अवक्षेप को छानने, धोने और सुखाने के पश्चात् तौल लेते हैं।
BaSO₄           \equiv           S

233 gm                 32 gm

m gm BaSO₄ में सल्फर की मात्रा = 32233 × \rm{mgm}    

सल्फर का प्रतिशत W gm कार्बनिक यौगिक में

\boxed{\mathrm{\% \ of \ S = 32233 × mW × 100}}

5. सल्फर आकलन में 0.157 g कार्बनिक यौगिक से 0.4813 g बेरियम सल्फेट प्राप्त हुआ । यौगिक में सल्फर का प्रतिशत मात्रा क्या होगी? (NCERT Page No- 367)
(a) 12.10%
(b) 69.2%
(c) 42.10%
(d) 71.9%                                  [c]
व्याख्या :-

· BaSO₄ का आण्विक द्रव्यमान = 137 + 32 + 64 = 233g

233g BaSO₄ में उपस्थित सल्फर = 32g

0.4813g BaSO₄ में उपस्थित सल्फर = 32 × 0.4813233  g

सल्फर का प्रतिशत = 32 × 0.4813 × 100233 × 0.157  = 42.10%

(5) फॉस्फोरस का परीक्षण : (कैरियस विधि)

फॉस्फोरस का आकलन मैग्नीशियम पाइरोफॉस्फेट (Mg₂P₂O₇) के रूप में होता है।

Mg₂P₂O₇            \equiv           P₂

222gm                         31 x 2gm

M gm Mg₂P₂O₇ में सल्फर का द्रव्यमान = 62222 × \rm{mgm}

W gm कार्बनिक यौगिक 

\boxed{\mathrm{\% \ of \ P = 62222 × mW × 100}}