1.將需要純化的化學(xué)試劑溶解于沸騰或?qū)⑦M(jìn)沸騰的適宜溶劑中;
2.將熱溶液趁熱抽濾,以除去不溶的雜質(zhì);
3.將濾液冷卻,使結(jié)晶析出;
4.濾出結(jié)晶,必要時(shí)用適宜的溶劑洗滌結(jié)晶。
在實(shí)施結(jié)晶和重結(jié)晶的操作時(shí)要注意以下幾個(gè)問(wèn)題;
1.在溶解預(yù)純化的化學(xué)試劑時(shí)要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室安全操作規(guī)程,加熱易燃、易爆溶劑時(shí),應(yīng)在沒(méi)有明火的環(huán)境中操作,并應(yīng)避免直接加熱。因?yàn)樵谕ǔ5那闆r下,溶解度曲線在接近溶劑沸點(diǎn)時(shí)陡峭地升高,故在結(jié)晶和重結(jié)晶時(shí)應(yīng)將溶劑加熱到沸點(diǎn)。為使結(jié)晶和重結(jié)晶地收率高,溶劑的量盡可能少,故在開(kāi)始加入的溶劑量不足以將欲純化的化學(xué)試劑全部溶解,在加熱的過(guò)程中可以小心的補(bǔ)加溶劑,直到沸騰時(shí)固體物質(zhì)全部溶解為止。補(bǔ)加溶劑時(shí)要注意,溶液如被冷卻到其沸點(diǎn)以下,防爆沸石就不在有效,需要添加新的沸石。
2.為了定量地評(píng)價(jià)結(jié)晶和重結(jié)晶地操作,以及為了便于重復(fù),固體和溶劑都應(yīng)予以稱(chēng)量和計(jì)量。
3.在使用混合溶劑進(jìn)行結(jié)晶和重結(jié)晶時(shí),最好將欲純化的化學(xué)試劑溶于少量溶解度較大的溶劑中,然后趁熱慢慢地分小份加入溶解度較小的第二種溶劑,直到它觸及溶液的部位有沉淀生成但旋即有溶解為止。如果溶液的總體積太小,則可多加一些溶解度大的溶劑,然后重復(fù)以上操作。有時(shí)也可用相反的程序,將欲純化的化學(xué)試劑懸浮于溶解度小的溶劑中,慢慢加入溶解度大的溶劑,直至溶解,然后再滴入少許溶解度小的溶劑加以冷卻。
4.如有必要可在欲純化的化學(xué)試劑溶解后加入活性炭進(jìn)行脫色(用量約相當(dāng)于欲純化的物質(zhì)重量的1/50~1/20),或加入濾紙漿、硅藻土等使溶液澄清。加入脫色劑之前要先將溶劑稍微冷卻,因?yàn)榧尤氲拿撋珓┛赡軙?huì)自動(dòng)引發(fā)原先抑制的沸騰,從而發(fā)生激烈的、爆炸性的暴沸?;钚蕴純?nèi)含有大量的空氣,故能產(chǎn)生泡沫。加入活性碳后可煮沸5-10分鐘,然后趁熱抽濾去活性碳。在非極性溶劑,如苯、石油醚中活性碳脫色效果不好,可試用其他辦法,如用氧化鋁吸附脫色等。
5.欲純化的化學(xué)試劑為有機(jī)試劑時(shí),形成過(guò)飽和溶液的傾向很大,要避免這種現(xiàn)象,可加入同種試劑或類(lèi)質(zhì)同晶物的晶種。用玻璃棒摩擦器壁也能形成晶核,此后晶體即沿此核心生長(zhǎng)。
6.結(jié)晶的速度有時(shí)很慢,冷溶液的結(jié)晶有時(shí)要數(shù)小時(shí)才能完全。在某些情況下數(shù)星期或數(shù)月后還會(huì)有晶體繼續(xù)析出,所以不應(yīng)過(guò)早將母液棄去。
7.為了降低欲純化試劑在溶液中的溶解度,以便析出更多的結(jié)晶,提高產(chǎn)率,往往對(duì)溶液采取冷凍的方法。可以放入冰箱中或用冰、混合制冷劑冷卻。
8.制備好的熱溶液必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾,以除去不溶性的雜質(zhì),而且必須避免在抽濾的過(guò)程中在過(guò)濾器上結(jié)晶出來(lái)。若是一切操作正規(guī),確實(shí)由于該試劑太易析出結(jié)晶而阻礙抽濾時(shí),則可將溶液配制地稍微稀一些,或者采用保溫或加熱過(guò)濾裝置(如保溫漏斗)過(guò)濾。
9.欲使析出地晶體于母液有效地分離,一般用布氏漏斗抽濾。為了更好地使晶體和母液分離,最好用清潔地玻璃塞將晶體在布氏漏斗上擠壓,并隨同抽氣盡量地去除母液。晶體表面地母液,可用盡量少地溶劑來(lái)洗滌。這是應(yīng)暫時(shí)停止抽氣,用玻璃棒或不銹鋼刀將已壓緊地晶體挑松,加入少量地溶劑潤(rùn)濕,稍待片刻,使晶體能均勻地被浸透,然后再抽干,這樣重復(fù)一、二次,使附于浸透表面地母液全部除去為止。
10.晶體若遇熱不分解時(shí),可采用在烘箱中加熱烘干的方法干燥。若晶體遇熱易分解,則應(yīng)注意烘箱的溫度不能過(guò)高,或放在真空干燥器中在室溫下干燥。若用沸點(diǎn)較高的溶劑重結(jié)晶時(shí),應(yīng)用沸點(diǎn)低的且對(duì)晶體溶解度很小的溶劑洗滌,以利于干燥。易潮解的晶體應(yīng)將烘箱欲先加熱到一定的溫度,然后將晶體放入;但是極易潮解的晶體,往往不能用烘箱烘,必須迅速放入到真空干燥器中干燥。用易燃的有機(jī)溶劑重結(jié)晶的晶體在送入烘箱前,應(yīng)預(yù)先在空氣中干燥,否則可能引起溶劑的燃燒或爆炸。
11.小量及微量的物質(zhì)的重結(jié)晶:小量的物質(zhì)的結(jié)晶或重結(jié)晶基本要求同前所述,但均采用與該物質(zhì)的量相適應(yīng)的小容器。微量物質(zhì)的結(jié)晶和重結(jié)晶可在小的離心管中進(jìn)行。熱溶液制備后立即離心,使不容的雜質(zhì)沉于管底,用吸管將上層清夜移至到另一個(gè)小的離心管中,令其結(jié)晶。結(jié)晶后,用離心的方法使晶體和母液分離。同時(shí)可在離心管中用小量的溶劑洗滌晶體,用離心的方法將溶劑與晶體分離.
12.母液中常含有一定數(shù)量的所需要的物質(zhì),要注意回收。如將溶劑除去一部分后再讓其冷卻使結(jié)晶析出,通常其純度不如第一次析出來(lái)的晶體。若經(jīng)純度檢查不合要求,可用新鮮溶劑結(jié)晶,直至符合純度要求為止。
重結(jié)晶提純法
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?
1. 學(xué)習(xí)重結(jié)晶提純固體有機(jī)化合物的原哩和方法。
2. 掌握重結(jié)晶的實(shí)驗(yàn)操作。
二. 實(shí)驗(yàn)原理:
重結(jié)晶是利用混合物中多組份在某種溶劑中的溶解度不同,或在同一溶劑中不同溫度時(shí)的溶解度不同,而使它們相互分離的方法,它是提純固體有機(jī)物常用的方法之一。重結(jié)晶一般適合于純化雜質(zhì)含量小于5%的固體有機(jī)化合物。雜質(zhì)含量多,難以結(jié)晶,最好先用其他辦法,如萃取、水蒸氣蒸餾等進(jìn)行初步提純,降低雜質(zhì)含量后,再以重結(jié)晶純化。
三、實(shí)驗(yàn)儀器與藥品
循環(huán)水真空泵、熱濾漏斗、抽濾瓶、布氏漏斗、酒精燈、濾紙、乙酰苯胺
四、重結(jié)晶提純法的一般過(guò)程:
選擇溶劑→溶解固體→ 去除雜質(zhì)→ 晶體析出→ 晶體的收集與洗滌→晶體的干燥。
五、實(shí)驗(yàn)步驟
用水重結(jié)晶法提純粗品乙酰苯胺。
1. 稱(chēng)取5g粗乙酰苯胺,放在250mL 三角燒杯中,加入純水,加熱至沸騰,直至乙酰苯胺溶解,若不溶解,可適量添加少量熱水,攪拌并熱至接近沸騰令乙酰苯胺溶解。
2. 稍冷后,加入適量(約1g)活性炭于溶液中,煮沸5~10分鐘,趁熱用放有折疊式濾紙的熱水漏斗過(guò)濾,用一三角燒杯收集濾液,在過(guò)濾過(guò)程中,熱水漏斗和溶液均應(yīng)用小火加熱保溫以免冷卻。
3. 濾液放置冷卻后,有乙酰苯胺結(jié)晶體析出,抽干后用玻璃釘或玻璃瓶塞壓擠晶體,繼續(xù)抽濾,盡量除去母液。
4. 然后進(jìn)行晶體的洗滌工作。即先把橡皮管從抽濾瓶上拔出,關(guān)閉抽氣泵,將少量蒸餾水(作溶劑)均勻的撒在濾餅上,浸沒(méi)晶體,用玻璃棒小心地均勻的攪拌晶體,接上橡皮管,抽濾至干,如此重復(fù)洗滌兩次。
5. 晶體已基本上洗干凈。取出晶體,放在表面皿上晾干,或在100℃以下烘干,稱(chēng)重。 乙酰苯胺的mp為114℃。 乙酰苯胺在水中的溶解度為:5.5 g /100mL (100℃),0.53g /100mL (25℃)。
六、問(wèn)題討論
1.重結(jié)晶操作中,活性炭起什么作用?為什么不能在溶液沸騰時(shí)
加入?
答:(1)重結(jié)晶操作中,活性炭起脫色和吸附作用。(2)千萬(wàn)不能在溶液沸騰時(shí)加入,否則會(huì)引起暴沸,使溶液溢出,造成產(chǎn)品損失。
2.在制備乙酰苯胺的飽和溶液進(jìn)行重結(jié)晶時(shí),在杯下有一油珠出現(xiàn),試解釋原因。怎樣處理才算合理?
答:這一油珠是溶液>83℃,為溶于水但已經(jīng)溶化了乙酰苯胺,因其比重大于水而沉于杯下,可補(bǔ)加少量熱水,使其完全溶解,且不可認(rèn)為是雜質(zhì)而將其拋棄。
3. 在布氏漏斗中用溶劑洗滌固體時(shí)應(yīng)該注意些什么?
答:用重結(jié)晶的同一溶劑進(jìn)行洗滌,用量應(yīng)盡量少,以減少溶解損失。如重結(jié)晶的溶劑的熔點(diǎn)較高,在用原溶劑至少洗滌一次后??捎玫头悬c(diǎn)的溶劑洗滌,使最后的結(jié)晶產(chǎn)物易于干燥,(要注意此溶劑必須能和第一種溶劑互溶而對(duì)晶體是不溶或微溶的)。
這個(gè)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,說(shuō)的簡(jiǎn)單一點(diǎn)就是讓溶液變稠,在降溫的過(guò)程中使物質(zhì)從溶液中析出。步驟我下面詳細(xì)介紹下:
1、準(zhǔn)備好晶體,選擇合適的溶劑。溶劑的選擇要注意:第一不能反映,第二晶體在溶劑中高溫的時(shí)候溶解多,低溫的時(shí)候溶劑少。
2、選擇實(shí)驗(yàn)器材,第一要有攪拌棒(實(shí)驗(yàn)室里是玻璃的,在家用筷子也可以,小心別著火了),第二選擇合適的容器(實(shí)驗(yàn)室是玻璃的燒杯、燒瓶,在家你用茶缸也可以),第三選擇加熱器具(實(shí)驗(yàn)室里一般電熱套、酒精燈,在家你用電磁爐也可以)。
3、將晶體放入容器里然后加入緩慢溶液,待晶體快要溶解完,即可停止,但是溶劑的量要是加多了,就多加熱一會(huì)問(wèn)題也不是太大。
4、開(kāi)始升溫溶劑,蒸發(fā)部分溶劑。帶溶劑蒸發(fā)適中,取下冷卻結(jié)晶,即為重結(jié)晶,然后減壓抽濾即得純品。
5、如果不純,在重來(lái)一遍,知道滿(mǎn)意為止,但次數(shù)越多,得到的量越少,注意成本。
6、還有活性炭去色除雜、冰水冷去等很多注意事項(xiàng),自己試驗(yàn)的時(shí)候慢慢摸索。
重結(jié)晶(recrystallization)
將晶體溶于溶劑或熔融以后,又重新從溶液或熔體中結(jié)晶的過(guò)程。又稱(chēng)再結(jié)晶。重結(jié)晶可以使不純凈的物質(zhì)獲得純化,或使混合在一起的鹽類(lèi)彼此分離。重結(jié)晶的效果與溶劑選擇大有關(guān)系,最好選擇對(duì)主要化合物是可溶性的,對(duì)雜質(zhì)是微溶或不溶的溶劑,濾去雜質(zhì)后,將溶液濃縮、冷卻,即得純制的物質(zhì)?;旌显谝黄鸬膬煞N鹽類(lèi),如果它們?cè)谝环N溶劑中的溶解度隨溫度的變化差別很大,例如硝酸鉀和氯化鈉的混合物,硝酸鉀的溶解度隨溫度上升而急劇增加,而溫度升高對(duì)氯化鈉溶解度影響很小。則可在較高溫度下將混合物溶液蒸發(fā)、濃縮,首先析出的是氯化鈉晶體,除去氯化鈉以后的母液在濃縮和冷卻后,可得純硝酸鉀。重結(jié)晶往往需要進(jìn)行多次,才能獲得較好的純化效果。
重結(jié)晶法各步驟的主要目的是:
(1)選擇適宜溶劑,制成熱的飽和溶液。
(2)熱過(guò)濾,除去不溶性雜質(zhì)(包括脫色)。
(3)抽濾、冷卻結(jié)晶,除去母液。
(4)洗滌干燥,除去附著母液和溶劑。
重結(jié)晶法的實(shí)驗(yàn)原理
固體有機(jī)物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關(guān)系。一般是溫度升高,溶解度增大。利用溶劑對(duì)被提純物質(zhì)及雜質(zhì)的溶解度不同,可以使被提純物質(zhì)從過(guò)飽和溶液中析出,而讓雜質(zhì)全部或大部分仍留在溶液中,或者相反,從而達(dá)到分離、提純之目的。
擴(kuò)展資料
注意事項(xiàng)
(1)溶劑量的多少,因同時(shí)考慮兩個(gè)因素。容極少則收率高,但可能給熱過(guò)濾帶來(lái)麻煩,并可能造成更大的損失;容極多,顯然會(huì)影響回收率。故兩者應(yīng)綜合考慮。
(2)可以在溶劑沸點(diǎn)溫度時(shí)溶解固體,但必須注意實(shí)際操作溫度是多少,否則會(huì)因?qū)嶋H操作時(shí),被提純物晶體大量析出。但對(duì)某些晶體析出不敏感的被提純物,可考慮在溶劑沸點(diǎn)時(shí)溶解成飽和溶液,故因具體情況決定,不能一概而論。
(3)為了避免溶劑揮發(fā)及可燃性溶劑著火或有毒溶劑中毒,應(yīng)在錐形瓶上裝置回流冷凝管,添加溶劑可從冷凝管的上端加入。
(4)若溶液中含有色雜質(zhì),則應(yīng)加活性炭脫色,應(yīng)特別注意活性炭的使用。
參考資料來(lái)源:搜狗百科--重結(jié)晶
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