Kvalitativni sastav organskih spojeva

Organska kemija bavi se proučavanjem sastava, strukture, svojstava, reakcija i sinteze organskih spojeva. Organski spojevi osnova su života na Zemlji a do danas se zna za njih više od 25 000 000. Oni se od anorganskih (mineralnih) tvari razlikuju po fizičkim i kemijskim svojstvima.

Usporedimo neka karakteristična svojstva organskih i anorganskih spojeva.

U metalnu čašicu stavimo žlicu natrijeva klorida, tj. kuhinjske soli. Upalimo plamenik i zagrijemo kuhinjsku sol na metalnoj ploči. Pogledajmo nakon nekog vremena što se dogodilo u posudici s natrijevim kloridom. Natrijev klorid nije promijenio boju, niti se rastalio. Nastružimo u drugu metalnu čašicu malo parafinske svijeće te ju zagrijmo na metalnoj ploči. Primjećujemo da iz posudice izlaze pare, a sadržaj u njoj se rastalio. Dakle, zagrijavanjem se parafin tali, a zatim i isparava. Ponovimo isti postupak s komadićem aluminijske folije. Nakon nekog vremena pogledajmo što se dogodilo. Komadić aluminija nije se promijenio. Stavimo još tabletu C-vitamina u sljedeću posudu, te zagrijmo. Što primjećujemo? Tableta se rastalila i nakon toga pougljenila. Iz pokusa možemo zaključiti da su tališta anorganskih tvari, poput kuhinjske soli i aluminija, viša od tališta organskih tvari (parafina i C-vitamina), i ne možemo ih rastaliti plamenom plinskog plamenika.

Organski spojevi su lako zapaljivi, dok anorganski većinom ne gore. Većina anorganskih spojeva dobro je topljiva u vodi, a netopljiva u organskim otapalima poput benzina, ulja, acetona, itd., dok za organske spojeve vrijedi obrnuto. Sljedeća razlika između organskih i anorganskih spojeva je u njihovoj građi. Organski spojevi izgrađeni su od molekula, a anorganski uglavnom od iona. Razlika je i u kemijskom sastavu. Anorganske spojeve izgrađuju svi kemijski elementi, dok u sastav organskih spojeva ulaze uglavnom ugljik, vodik, kisik, dušik, sumpor, fosfor i klor, i puno rjeđe, ostali elementi.

Da bi se odredio sastav nekog spoja kvalitativnom analizom, treba nizom karakterističnih reakcija odrediti sve elemente koji čine taj spoj. No da bismo dokazali da je spoj organski, najjednostavnije je uzeti dio uzorka i zapaliti ga. Ukoliko uzorak izgori ili pougljeni - organskog je porijekla. Naime, uvijek se kreće od pretpostavke da svi organski spojevi sadrže ugljik i vodik. Zato gorenjem svih organskih spojeva nastaju ugljikov dioksid i voda.

Pokažimo to sljedećim pokusom. Zapalimo alkohol etanol u špiritnoj grijalici. Grijalicu stavimo ispod suhog staklenog lijevka. Uočavamo da se lijevak odmah orosio, tj. zamaglio. Gorenjem alkohola nastaje voda u plinovitom stanju, koja se kondenzira na hladnijoj stijenci lijevka. Pogledamo li epruvetu u kojoj se prije pokusa nalazila bistra vapnena voda, primjetit ćemo da se zamutila. S njom je, naime, u doticaj došao ugljkov dioksid. To je dokaz da gorenjem organskih spojeva nastaje ugljikov dioksid. Vapnena voda je reagens za dokazivanje ugljikovog dioksida. Ugljikov dioksid s njom reagira dajući netopljivi kalcijev karbonat.

Ispitajmo što još, osim ugljikovog dioksida i vode, nastaje gorenjem svijeće. Svijeća ima pamučni stijenj na kojem se nalazi sloj parafina. Kada zapalimo stijenj, od povišene temperature parafin se tali, isparava i zapaljen gori. U plamen svijeće unesimo i držimo kratko vrijeme satno staklo. Što primjećujemo na staklu? Crnu mrlju - čađu. Od kuda se pojavila čađa? Parafin je izgrađen od relativno malenih molekula koje sadrže samo ugljik i vodik, a zbog nedovoljnog pristupa zraka sav ugljik ne izgori. Neizgorene čestice ugljika hvataju na stijenku stakla kao čađa. To je dokaz da svijeća, tj. parafin, u svom sastavu sadrži ugljik.

Tvari organskog porijekla, poput kose, vune, bjelanjka i drugih, u svom sastavu osim ugljika sadrže i vodik, dušik, neke i sumpor. Kako bismo dokazali prisutnost dušika i sumpora u organskoj tvari, za pokus nam je potrebno malo kose, vata, kamenčići za vrenje, Erlenmeyerova tikvica sa crvenim lakmus papirom, otopina fenolftaleina, 30 %-tna otopina kalijeva hidroksida, stakleni štapić, pinceta i plamenik. U tikvicu stavimo pramen kose, na koji nalijemo otopinu kalijeva hidroksida, te dodamo nekoliko kamenčića za vrenje. Zatim crveni lakmus papir zalijepimo s unutarnje strane na grlo tikvice. Komadić vate navlažimo bezbojnom otopinom fenolftaleina i time začepimo tikvicu. Upalimo plamenik i zagrijavamo tikvicu sa sadržajem preko metalne ploče. Pustimo sadržaj u tikvici da zavrije i kuha još neko vrijeme. Što primjećujemo? Vata je poljubičastila, a crveni lakmus papir je poplavio. Zašto? U rekciji s jakom lužinom i vodom uz grijanje, kosa se raspada uz oslobađanje amonijaka, plina oštrog mirisa, kemijske formule NH₃. Amonijak se otapa u vodi kojom je navlažen crveni lakmus papir, pri čemu nastaje slaba lužina koja mijenja boju lakmusa iz crvene u plavu. Ista reakcija se događa i na vati gdje se nalazi fenolftalein. Fenolftalein uslijed nastanka lužine poljubičasti. To je dokaz da u organskim tvarima, kao što su bjelančevine koje izgrađuju kosu, ima dušika. Prelijmo jedan dio te otopine u drugu tikvicu kako bismo utvrdili ima li kosa u svom sastavu sumpora. Ako ga sadrži, on je već kuhanjem s jakom lužinom prešao u sulfidni ion, S^2–. Zakiselimo otopinu razrijeđenom klorovodičnom kiselinom. Dodatkom kiseline razvija se plin sumporovodik, H₂S. Otopina je kisela kada plavi lakmus papir pocrveni. U tikvicu dodamo nekoliko kapi otopine olovova(II) acetata i promućkamo sadržaj. Stvaranje crno-smeđeg taloga olovova(II) sulfida, PbS -a, dokaz je da kosa u svom sastavu sadrži sumpor.

Plastične mase su organski spojevi dobiveni većinom iz nafte. Poznato je da plastični otpad ne treba spaljivati jer u atmosferu tada, osim ugljikovog dioksida i vode, odlaze i mnogi drugi štetni spojevi. Poli(vinil-klorid) ili kraće PVC je plastika od koje se izrađuju podne obloge (npr. linoleum), izolacije za žice i sl., a u svom sastavu sadrži halogeni element klor. Prisutnost klora u komadiću PVC-e pločice dokazat ćemo jednostavnom metodom koju je uveo kemičar Beilstein, pa se po njemu ta metoda naziva Beilsteinova proba na halogene elemente. Komad bakrene žice užarimo na plamenu plinskog plamenika i utisnemo u komadić PVC-a. Uslijed povišene temperature komadić PVC-a se rastali i zaostaje na bakrenoj žici. Zatim, bakrenu žicu sa zaostalim PVC-om unesemo u rub šuštećeg plamena. Što opažamo? Plamen se oboji zeleno, što dokazuje da PVC plastika sadrži u sebi klor.