重结晶ppt

实验一重结晶一、实验目的1、学习重结晶法提纯固体有机化合物的原理和方法。2、掌握抽滤、热过滤操作和菊花形滤纸的折叠方法。意义：从有机合成反应分离出来的固体粗产物往往含有未反应的原料、副产物及杂质，必须加以分离纯化，重结晶是分离提纯纯固体化合物的一种重要的、常用的分离方法之一。固体有机物在溶剂中的溶解度一般随温度的升高而增大。把固体有机物溶解在热的溶剂中使之饱和，冷却时由于溶解度降低，有机物又重新析出晶体。——利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，使被提纯物质从过饱和溶液中析出。让杂质全部或大部分留在溶液中，从而达到提纯的目的。二、实验原理适用范围：它适用于产品与杂质性质差别较大、产品中杂质含量小于5%的体系。注意，杂质含量过多对重结晶极为不利，影响结晶速率，有时甚至妨碍结晶的生成。重结晶一般只适用于杂质含量约在百分之几的固体有机物，所以在结晶之前根据不同情况，分别采用其他方法进行初步提纯，如水蒸气蒸馏，减压蒸馏，萃取等，然后再进行重结晶处理。二、重结晶提纯法的一般过程：选择适宜的溶剂加热，制成饱和溶液加活性炭，脱色趁热过滤冷却，结晶抽滤，洗涤干燥1、溶剂选择在进行重结晶时，选择合适的溶剂是一个关键问题。有机化合物在溶剂中的溶解性往往与其结构有关，结构相似者相溶，不似者不溶。如极性化合物一般易溶于水、醇、酮和酯等极性溶剂中，而在非极性溶剂如苯、四氯化碳等中要难溶解得多。选择适宜的溶剂应注意下列条件：（1）不与被提纯物质起化学反应。（2）在较高温度时能溶解多量的被提纯物质；而在室温或更低温度时，只能溶解很少量的该种物质。（3）对杂质溶解非常大或者非常小（前一种情况是要使杂质留在母液中不随被提纯物晶体一同析出；后一种情况是使杂质在热过滤的时候被滤去）。（4）溶剂沸点不宜太高，容易挥发，易与结晶分离。（5）能生成较好的晶体。（6）价廉易得，无毒或毒性很小。经常采用以下试验的方法选择合适的溶剂：（1）单一溶剂的选择取0.1g目标物质于一小试管中，滴加约1mL溶剂，加热至沸。若完全溶解，且冷却后能析出大量晶体，这种溶剂一般认为合用。如样品在冷时或温热时，都能溶于1mL溶剂中，则这种溶剂不合用。若样品不溶于1mL沸腾溶剂中，再分批加入溶剂，每次加入0.5mL，并加热至沸。总共用3mL热溶剂，而样品仍未溶解，这种溶剂也不合用。若样品溶于3mL以内的热溶剂中，冷却后仍无结晶析出，这种溶剂也不合用。溶剂沸点/℃冰点/℃相对密度与水的混溶性易燃性水10001.00+0甲醇64.9600.79++乙醇(95%)78.100.80+++冰醋酸117.916.71.05++丙酮56.200.79++++常用的重结晶溶剂物理常数石油醚30~6000.64-++++乙酸乙酯77.0600.90-++苯80.150.88-++++氯仿61.701.48-0四氯化碳76.5401.59-0（2）混合溶剂的选择由两种能以任意比例混溶的溶剂组成,其中一种对被提纯物的溶解度大，另一种对被提纯物的溶解度小。a．固定配比法。将良溶剂与不良溶剂按各种不同的比例相混合，分别象单一溶剂那样试验，直至选到一种最佳的配比。b．随机配比法。先将样品溶于沸腾的良溶剂中，趁热过滤除去不溶性杂质，然后逐滴滴入热的不良溶剂并摇振之，直到浑浊不再消失为止。再加入少量良溶剂并加热使之溶解变清，放置冷却使结晶析出。如冷却后析出油状物，则需调整比例再进行实验或另换别的混合溶剂。常用混合溶剂：乙醇－水，丙酮－水，乙醚－甲酸，乙醚－石油醚，乙酸－水，吡啶－水，乙醚－丙酮，苯－石油醚2、固体物质的溶解当用有机溶剂进行重结晶时，使用回流装置。将样品置于圆底烧瓶或锥形瓶中，加入比需要量略少的溶剂，开动搅拌，开启冷凝水，开始加热并观察样品溶解情况。若未完全溶解可分次补加溶剂，每次加入后均需再加热使溶液沸腾，直至样品全部溶解。此时若溶液澄清透明，无不溶性杂质，即可撤去热源，室温放置，使晶体析出。在以水为溶剂进行重结晶时，可以用烧杯溶样，在石棉网上加热，其他操作同前，只是需估计并补加因蒸发而损失的水。如果所用溶剂是水与有机溶剂的混合溶剂，则按照有机溶剂处理。在溶样过程中，要注意判断是否有不溶或难溶性杂质存在，以免误加过多溶剂。若难以判断，宁可先进行热过滤，然后将滤渣再以溶剂处理，并将两次滤液分别进行处理。在重结晶中，若要得到比较纯的产品和比较好的收率，必须注意溶剂的用量。减少溶解损失，应避免溶剂过量，但溶剂太少，又会给热过滤带来很多麻烦，可能造成更大损失，所以要全面衡量以确定溶剂的适当用量，一般比需要量多加20%左右的溶剂，有时甚至更多。3、杂质的除去（热过滤）热溶液中若还含有不溶物，应在热水漏斗中使用短而粗的玻璃漏斗趁热过滤。（短颈漏斗预热）过滤使用菊花形滤纸。热滤的方法有两种，即常压过滤和减压过滤。溶液若有不应出现的颜色，向溶液中加入脱色剂-活性碳。并适当煮沸，使其吸附掉样品中的杂质的过程叫脱色。使用活性炭应注意以下几点：1.加活性炭以前，首先将待结晶化合物加热溶解在溶剂中。2.待饱和热溶液稍冷后，加入活性碳，振摇，使其均匀分布在溶液中。煮沸5-10min，活性炭可吸附色素及树脂状物质（如待结晶化合物本身有色则活性炭不能脱色）。如在接近沸点的溶液中加入活性炭，易引起暴沸，溶液易冲出来。3.加入活性炭的量，视杂质多少而定，一般为粗品质量的1-5%，加入量过多，活性炭将吸附一部分纯产品。。4.活性炭在水溶液中进行脱色效果最好，它也可在其他溶剂中使用，但在烃类等非极性溶剂中效果较差。4、冷却、结晶将收集的热滤液室温静置缓缓冷却（一般要几小时后才能完全），不要急冷滤液，因为这样形成的结晶会很细、表面积大、吸附的杂质多。有时晶体不易析出，则可用玻棒磨擦器壁或加入少量该溶质的结晶，不得已也可放置冰箱中促使晶体较快地析出。5、抽滤和洗涤把结晶通过抽气过滤从母液中分离出来。滤纸的直径应小于布氏漏斗内径！！抽滤后打开安全瓶活塞停止抽滤，以免倒吸。用少量溶剂润湿晶体，继续抽滤，干燥。6、晶体的干燥纯化后的晶体，可根据实际情况采取自然晾干，或烘箱烘干。也可用红外灯烘干。对那些数量较大或易吸潮、易分解的产品，可放在真空恒温干燥箱中干燥。7.测定熔点将干燥好的晶体测定熔点，通过熔点来检验其纯度，以决定是否需要再作进一步的重结晶。尿素的重结晶（1）热溶解：50mL的圆底烧瓶，加入2g粗尿素，8ml无水乙醇，装上回流装置，通冷凝水，搅拌，加热回流数5-10分钟，观察溶解情况。【如固体有机物不能全溶，用滴管自冷凝管上端加入适量溶剂，继续回流，至固体全溶（2mL）】三、实验操作及注意事项（2）加过量溶剂（10～15mL）溶液稍降温后加入适量的活性炭，继续煮沸5～10min。〖活性炭不可在沸腾时加入〗（3)用折叠菊花滤纸在保温漏斗（或短颈漏斗）上趁热过滤。锥形瓶收集滤液。〖应事先作好准备，操作要迅速〗实验操作（4）冷却，结晶。结晶时切忌骤冷或搅动，应将滤液静置自然冷却，若冷却较长时间无晶体析出，可用玻璃棒沿瓶壁上下摩擦或可投入几颗晶种(同一种物质的纯晶体)。实验操作（5）抽滤。滤纸的直径应比布氏漏斗内径略小，但应盖住所有孔洞。停止抽滤时，应注意先将橡皮管从吸滤瓶上拔下，后关闭抽气泵，以防止倒吸。实验操作（6）洗涤：将少量溶剂均匀洒在固体上，使溶剂淹盖住固体为宜。可用玻璃棒小心搅动，但不能使滤纸松动或破损！一般要洗涤一到两次。洗涤时，要用和重结晶相同的冷溶剂，不能边抽边洗！（7）晶体干燥。实验操作注意事项1、用活性炭脱色时，不要把活性炭加入正在沸腾的溶液中。2、滤纸不应大于布氏漏斗的底面。3、在热过滤时，整个操作过程要迅速，否则漏斗一凉，结晶在滤纸上和漏斗颈部析出，操作将无法进行。4、洗涤用的溶剂量应尽量少，以避免晶体大量溶解损失。5、停止抽滤时先将抽滤瓶与抽滤泵间连接的橡皮管拆开，或者将安全瓶上的活塞打开与大气相通，再关闭泵，防止水倒流入抽滤瓶内。）重结晶时一定要对你的产品和杂质做一个很详细的了解，比如溶解度，极性大小，对温度的要求等物理性质2）溶剂的选择在重结晶中最重要和最困难，一个好的溶剂可以提高收率和纯度3）活性炭脱色要待固体物质完全溶解后才加入，并煮沸5－10min。要注意活性炭不能加入已沸腾的溶液中，以免溶液暴沸而从容器中冲出。4）物料的纯度一般在90%以上5）要用心学习和总结每次重结晶的数据，可以避免走弯路，提高效率。思考题1、活性炭为什么要在固体物质全溶后加入？又为什么不能在溶液沸腾时加入？2、在热过滤时，溶剂挥发对重结晶有何影响？如何减少溶剂挥发？3、抽气过滤收集晶体时，为什么要先打开安全瓶放空旋塞再关闭水泵？4、用有机溶剂重结晶时，在哪些操作上容易着火？应如何防止？5、重结晶时，为什么溶剂不能太多，也不能太少？如何正确控制剂量。6、重结晶提纯固体有机物时，有哪些步骤？简单说明每一步的目的