实验三 重结晶提纯法 1、重结晶的基本原理? 答:固体有机物在溶剂中的溶解度随温度的变化而改变。通常升高温度溶解度增大,反之溶解度降低。热饱和溶液,降低其温度,溶解度下降,溶液变成过饱和而析出结晶。利用溶剂对被提纯化合物及杂质的溶解度的不同,以达到分离纯化的目的。 2、在重结晶过程中,必须注意哪几点才能使产品的产率高、质量好? 答:(1)正确选择溶剂; (2)溶剂的加入量要适当; (3)活性炭脱色时,一是加入量要适当,二是切忌在沸腾时加入活性炭; (4)吸滤瓶和布氏漏斗必需充分预热; (5)滤液应自然冷却,待有晶体析出后再适当加快冷速度,以确保晶形完整; (6)最后抽滤时要尽可能将溶剂除去,并用母液洗涤有残留产品的烧杯。 3、选择重结晶用的溶剂时,应考虑哪些因素?重结晶时,溶剂的用量为什么不能过量太多,也不能过少?正确的应该如何? 答:(1)溶剂不应与重结晶物质发生化学反应; (2)重结晶物质在溶剂中的溶解度应随温度变化,即高温时溶解度大,而低温时溶解度小; (3)杂质在溶剂中的溶解度或者很大,或者很小; (4)溶剂应容易与重结晶物质分离; (5)溶剂应无毒,不易燃,价格合适并有利于回收利用。 重结晶时,溶剂的用量过量太多,不能形成热饱和溶液,冷却时析不出结晶或结晶太少。过少,有部分待结晶的物质热溶时未溶解,热过滤时和不溶性杂质一起留在滤纸上,造成损失。考虑到热过滤时,有部分溶剂被蒸发损失掉,使部分晶体析出留在波纸上或漏斗颈中造成结晶损失,所以适宜用量是制成热的饱和溶液后,再多加20%左右。 4、重结晶的目的是什么?怎样进行重结晶? 答:从有机反应中得到的固体产品往往不纯,其中夹杂一些副产物、不反应的原料及催化剂等。纯化这类物质的有效方法就是选择合适的溶剂进行重结晶,其目的在于获得最大回收率的精制品。 进行重结晶的一般过程是: ①将待重结晶的物质在溶剂沸点或接近溶剂沸点的温度下溶解在合适的溶剂中,制成过饱和溶液。若待重结晶物质的熔点较溶剂的沸点低,则应制成在熔点以下的过饱和溶液。 ②若待重结晶物质含有色杂质,可加活性碳煮沸脱色。 ③趁热过滤以除去不溶物质和活性碳。 ④冷却滤液,使晶体从过饱和溶液中析出,而可溶性杂质仍留在溶液里。 ⑤减压过滤,把晶体从母液中分离出来,洗涤晶体以除去吸附在晶体表面上的母液。 5、重结晶时,如果溶液冷却后不析出晶体怎么办? 答:可采用下列方法诱发结晶: (1)用玻璃棒摩擦容器内壁。(2)用冰水或其它制冷溶液冷却。(3)投入“晶种”。 6、粗乙酰苯胺进行重结晶操作时,注意哪几点才能得到产量高、质量好的产品? 答:在正确选择溶剂的前提下,应注意以下四点: (1)溶解粗乙酰苯胺时,若煮沸时仍有油珠存在,不可认为是杂质而抛弃,此乃溶液温度?83℃ ,未溶于水,但已融化了乙酰苯胺,因其比重大于水而沉于器底,可补加少量的热水,直至完全溶解(注意:加水量不可过多,否则,将影响结晶的产率)。 (2)脱色时,加入活性炭的量不可太多,否则它会象吸附杂质一样吸附产物而影响产量。 (3)热的滤液碰到冷的器壁,很快析出结晶,但其质量往往不好,所以布氏漏斗,吸滤瓶应事先预热。 (4)静止等待结晶时,一定要使滤液慢慢冷却,以使所得结晶纯净,一般说来,溶液浓度大,冷却速度快,析出结晶细,晶体不够纯净;二是要充分冷却,用冷水或冰水冷却容器,以使晶体更好的从母液中析出。 7、如何除去液体化合物中的有色杂质?如何除去固体化合物中的有色杂质?除去固体化合物中的有色杂质时应注意什么? 答:除去液体化合物中的有色杂质,通常采用蒸馏的方法,因为杂质的相对分子质量大,留在残液中。除去固体化合物中的有色杂质,通常采用在重结晶过程中加入活性炭,有色杂质吸附在活性炭上,在热过滤一步除去。除去固体化合物中的有色杂质应注意: (1)加入活性炭要适量,加多会吸附产物,加少,颜色脱不掉; (2)不能在沸腾或接近沸腾的温度下加入活性炭,以免暴沸; (3)加入活性炭后应煮沸几分钟后才能热过滤。 8、 减压过滤(即:抽滤)的优点有:(1) ;(2) ;(3) ; 答:(1)过滤和洗涤速度快;(2)固体和液体分离的比较完全;(3)滤出的固体容易干燥。 9、用水重结晶乙酰苯胺,在溶解过程中有无油状物出现?这是什么? 答:在溶解过程中会出现油状物,此油状物不是杂质。乙酰苯胺的熔点为114℃,但当乙酰苯胺用水重结晶时,往往于83℃就熔化成液体,这时在水层有溶解的乙酰苯胺,在熔化的乙酰苯胺层中含有水,故油状物为未溶于水而已熔化的乙酰苯胺,所以应继续加入溶剂,直至完全溶解。切不可认为是杂质而将其抛弃。 10、用活性炭脱色为什单要待固体物质完全溶解后才加入?为什么不能在溶液沸腾时加入? 答:活性炭可吸附有色杂质、树脂状物质以及均匀分散的物质。因为有色杂质虽可溶于沸腾的溶剂中,但当冷却析出结晶体时,部分杂质又会被结晶吸附,使得产物带色。所以用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。 11、使用有机溶剂重结晶时,哪些操作容易着火?怎样才能避免呢? 答:有机溶剂往往不是易燃就是有一定的毒性,也有两者兼有的,操作时要熄灭邻近的一切明火,最好在通风橱内操作。常用三角烧瓶或圆底烧瓶作容器,因为它们瓶口较窄,溶剂不易发,又便于摇动,促使固体物质溶解。若使用的溶剂是低沸点易燃的,严禁在石棉网上直接加热,必须装上回流冷凝管,并根据其沸点的高低,选用热浴,若固体物质在溶剂中溶解速度较慢,需要较长时问,也要装上回流冷凝管,以免溶剂损失。 12、停止抽滤前,如不先拔除橡皮管就关住水阀(泵)会有什么问题产生? 答:如不先拔除橡皮管就关水泵,会发生水倒吸入抽滤瓶内,若需要的是滤液问题就大了。13、将溶液进行热过滤时,为什么要尽可能减少溶剂的挥发?如何减少其挥发? 答:溶剂挥发多了,会有部分晶体热过滤时析出留在滤纸上和漏斗颈中,造成损失,若用有机溶剂,挥发多了,造成浪费,还污染环境。 为此,过滤时漏斗应盖上表面皿(凹面向下),可减少溶剂的挥发。盛溶液的容器,一般用锥形瓶(水溶液除外),也可减少溶剂的挥发。 14、在布氏漏斗中用溶剂洗涤固体时应该注意些什么? 答:用重结晶的同一溶剂进行洗涤,用量应尽量少,以减少溶解损失。如重结晶的溶剂的熔点较高,在用原溶剂至少洗涤一次后。可用低沸点的溶剂洗涤,使最后的结晶产物易于干燥,(要注意此溶剂必须能和第一种溶剂互溶而对晶体是不溶或微溶的)。