減壓過濾熱過濾和重結(jié)晶

1、減壓過濾也稱吸濾或抽濾，其裝置如圖2 40 所示。水泵帶走空氣讓吸濾瓶中壓力低于大氣壓，使布氏漏斗的液面上與瓶內(nèi)形成壓力差，從而提高過濾速度。在水泵和吸濾瓶之間往往安裝安全瓶，以防止因關(guān)閉水閥或水流量突然變小時自來水倒吸人吸濾瓶，如果濾液有用，則被污染。布氏漏斗通過橡皮塞與吸濾瓶相連接，橡皮塞與瓶口間必須緊密不漏氣。吸濾瓶的側(cè)管用橡皮管與安全瓶相連，安全瓶與水泵的側(cè)管相連。停止抽濾或需用溶劑洗滌晶體時，先將吸濾瓶側(cè)管上的橡皮管拔開，或?qū)踩康幕钊蜷_與大氣相通，再關(guān)閉水泵，以免H2O 倒流人吸濾瓶內(nèi)。布氏漏斗的下端斜口應(yīng)正對吸濾瓶的側(cè)管。濾紙要比布氏漏斗內(nèi)徑略小，但必須全部覆蓋漏斗的小孔；濾

2、紙也不能太大，否則邊緣會貼到漏斗壁上，使部分溶液不經(jīng)過過濾，沿壁直接漏人吸濾瓶中。抽濾前用同一溶劑將濾紙潤濕后抽濾，使其緊貼于漏斗的底部，然后再向漏斗內(nèi)轉(zhuǎn)移溶液。熱溶液和冷溶液的過濾都可選用減壓過濾。若為熱過濾，則過濾前應(yīng)將布氏漏斗放人烘箱（ 或用電吹風(fēng)） 預(yù)熱；抽濾前用同一熱溶劑潤濕濾紙。析出的晶體與母液分離，常用布氏漏斗進行減壓過濾。為了更好地將晶體與母液分開，最好用清潔的玻璃塞將晶體在布氏漏斗上擠壓，并隨同抽氣盡量除去母液。結(jié)晶表面殘留的母液，可用很少量的溶劑洗滌，這時抽氣應(yīng)暫時停止。把少量溶劑均勻地灑在布氏漏斗內(nèi)的濾餅上，使全部結(jié)晶剛好被溶劑覆蓋為宜。用玻璃棒或不銹鋼刮刀攪松晶體（ 勿

3、把濾紙捅破） ，使晶體潤濕。稍候片刻，再抽氣把溶劑抽干。如此重復(fù)兩次，就可把濾餅洗滌干凈。從漏斗上取出結(jié)晶時，為了不使濾紙纖維附于晶體上，常與濾紙一起取出，待干燥多孔板釘漏斗，紙應(yīng)以后，用刮刀輕敲濾紙，結(jié)晶即全部下來。過濾少量的晶體，可用玻璃釘漏斗或小型漏斗以吸濾管代替吸濾瓶，見圖 241。對玻璃 濾紙應(yīng)較玻璃釘?shù)闹睆缴源螅?對多孔板漏斗，濾 恰好蓋住小 孔為宜。濾紙先用溶劑潤濕；再用玻璃棒或刮刀擠壓使濾紙的邊沿緊貼于漏斗上 然后進行過濾3 .熱過濾如果不希望溶液中的溶質(zhì)在過濾時留在濾紙上，這時就要趁熱進行過濾。熱過濾裝置如圖242所示，熱過濾的方法有以下幾種：(1) 少量熱溶液的過濾，可選一

4、頸短而粗的玻璃漏斗放在烘箱中預(yù)熱后使用。在漏斗中放一折疊濾紙1,其向外的棱邊應(yīng)緊貼于漏斗壁上。見圖 242(b) o使 用前先用少量熱溶劑潤濕濾紙，以免干燥的濾紙吸附溶劑使溶液濃縮而析出晶體。然后迅速倒液2,用表面皿蓋好漏斗，以減少溶劑揮發(fā)。(2) 如過濾的溶液量較多，則應(yīng)選擇保溫漏斗。保溫漏斗是一種減少散熱的夾套式漏斗，其夾套是金屬套內(nèi)安裝一個長頸玻璃漏斗而形成的。見圖 242(a)。使 用時將熱水(通常是沸水)倒入夾套，加熱側(cè)管(如溶劑易燃，過濾前務(wù)必將火熄滅)。 漏斗中放人折疊濾紙(1),用少量熱溶劑潤濕濾紙3,立即把熱溶液分批倒人漏斗2, 不要倒得太滿，也不要等濾完再倒，未倒的溶液和保

5、溫漏斗用小火加熱，保持微沸。熱過濾時一般不要用玻璃棒引流，以免加速降溫；接受濾液的容器內(nèi)壁不要貼緊漏 斗頸，以免濾液迅速冷卻析出晶體，晶體沿器壁向上堆積，堵塞漏斗口，使之無法過濾。若操作順利，只會有少量結(jié)晶在濾紙上析出，可用少量熱溶劑洗下，也可棄之，以免得不償失。若結(jié)晶較多，可將濾紙取出，用刮刀刮回原來的瓶中，重新進行熱過濾。濾畢，將溶液加蓋放置，自然冷卻。進行熱過濾操作要求準備充分，動作迅速。注釋1 濾紙的折疊方法如下：如圖2 43 將圓濾紙折成半圓形，再對折成圓形的四分之一，以1 對 4 折出5， 3 對 4 折出 6，如圖(a) ； 1 對 6 和 3 對 5 分別再折出7 和 8，如圖

6、(b) ；然后以3 對 6， 1對5分別折出9和10,如圖(c);最后在1和10, 10和5, 5和7,，9和3間 各反向折疊，稍壓緊如同折扇，見圖(d) ；打開濾紙，在1 和 3 處各向內(nèi)折疊一個小折面，如圖(e) 。折疊時在近濾紙中心不可折得太重，因該處最易破裂，使用時將折好的濾紙打開后翻轉(zhuǎn)，放入漏斗。2 溶液叨勿對準濾紙底尖倒下去，因底尖無所依托，極易被沖破。3 習(xí)慣上不必潤濕濾紙，因通常溶劑的用量略偏多。2 7 2 重 結(jié) 晶一、實驗原理從制備或自然界得到的固體化合物，往往是不純的，重結(jié)晶是提純固體化合物常用的方法之一。固體化合物在溶劑中的溶解度隨溫度變化而改變，一般溫度升高溶解度增加

7、，反之則溶解度降低。如果把固體化合物溶解在熱的溶劑中制成飽和溶液，然后冷卻至室溫或室溫以下，則溶解度下降，原溶液變成過飽和溶液，這時就會有結(jié)晶固體 析出。利用溶劑對被提純物質(zhì)和雜質(zhì)的溶解度的不同，使雜質(zhì)在熱過濾時被濾除或冷卻后留在母液中與結(jié)晶分離，從而達到提純的目的。重結(jié)晶適用于提純雜質(zhì)含量在5以下的固體化合物。雜質(zhì)含量過多，常會影響提純效果，須經(jīng)多次重結(jié)晶才能提純。因此，常用其它方法如水蒸氣蒸餾、萃取等手段先將粗產(chǎn)品初步純化，然后再用重結(jié)晶法提純。二、操作步驟1 溶劑的選擇正確地選擇溶劑是重結(jié)晶操作的關(guān)鍵。適宜的溶劑應(yīng)具備以下條件：(1) 不與待提純的化合物起化學(xué)反應(yīng)。(2) 待提純的化合物

8、溫度高時溶解度大，溫度低或室溫時溶解度小。(3) 對雜質(zhì)的溶解度非常大( 留在母液中將其分離) 或非常小( 通過熱過濾除去 )。(4) 得到較好的結(jié)晶。(5) 溶劑的沸點不宜過低，也不宜過高。過低則溶解度改變不大，不易操作；過高則晶體表面的溶劑不易除去。(6) 價格低，毒性小，易回收，操作安全。選擇溶劑時可查閱化學(xué)手冊或文獻資料中的溶解度，根據(jù)“相似相溶”原理選擇。如沒有充足的資料可用實驗方法來確定。選擇溶劑的具體實驗方法： 取 0 1 g 結(jié)晶固體于試管中，用滴管逐滴加入溶劑，并不斷振蕩，待加入溶劑約為1 mL時，注意觀察是否溶解。若完全溶解或間接加熱至沸完全溶解，但冷卻后無結(jié)晶析出，表明該

9、溶劑是不適用的；若此物質(zhì)完全溶于1 mL沸騰的溶劑中，冷卻后析出大量結(jié)晶，這種溶劑一般認為是合適的；如果試樣不溶于或未完全溶于1 mL沸騰的溶劑中，則可逐步添加溶劑，每次約加 0. 5 mL,并繼續(xù)加熱至沸，當(dāng)溶劑總量達4mL加熱后樣品仍未全溶（注意未溶的是否是雜質(zhì)），表明此溶劑也不適用；若該物質(zhì)能溶于4 mL以內(nèi)熱溶劑中，冷卻后仍無結(jié)晶析出，必要時可用玻璃棒摩擦試管內(nèi)壁或用冷水冷卻，促使結(jié)晶析出，若晶體仍不能析出，則此溶劑也是不適用的。按上述方法對幾種溶劑逐一試驗、比較，可選出較為理想的重結(jié)晶溶劑。常用的重結(jié)晶溶劑見表2 2。當(dāng)難以選出一種合適溶劑時，常使用混合溶劑。混合溶劑一般由兩種彼此可

10、互溶的溶劑組成，其中一種對待提純物質(zhì)溶解度較大，另一種則較小。常用的混合溶劑有：C2H5OH H2O， C2HsOH （C2H5） 2O， C2HsOH CH3COC3H，（C 2H0 2黑石油醴，QH6石油醴等?；旌先軇┑倪m當(dāng)比例，如果沒有數(shù)據(jù)，可以這樣試配：將混合物溶解于適當(dāng)?shù)囊兹苋軇┲?，趁熱過濾以除去不溶性雜質(zhì)，然后逐漸加入熱的難溶溶劑直到出現(xiàn)混濁狀，加熱混濁溶液使其澄清透明，再加入熱的難溶溶劑至混濁后再加熱澄清，最后，即使加熱溶液仍呈混濁狀，這時再力口很少量易溶溶劑，使其剛好變透明為止。將此熱溶液慢慢冷卻即有結(jié)晶析出。2 熱溶液的制備將稱量好的樣品放于燒杯內(nèi)，加入比計算量稍少些的選定溶

11、劑，加熱煮沸。若未完全溶解，可分批添加溶劑，每次均應(yīng)加熱煮沸，直至樣品溶解。如果溶劑易燃，須熄火后方能添加。如果用的是有機溶劑，需安裝回流裝置1（ 見圖2 17） 。在重結(jié)晶中，若要得到比較純的產(chǎn)品和比較好的收率，必須十分注意溶劑的用量。溶劑的用量需從兩方面考慮，既要防止溶劑過量造成溶質(zhì)的損失，又要考慮 到熱過濾時，因溶劑的揮發(fā)、溫度下降使溶液變成過飽和，造成過濾時在濾紙上析出晶體， 從而影響收率。因此溶劑用量不能太多，也不能太少，一般比需要量多15-20 左右。3 脫色溶液若含有帶色雜質(zhì)時，可加入適量活性炭脫色，活性炭可吸附色素及樹脂狀物質(zhì)。使用活性炭應(yīng)注意以下幾點：(1) 加活性炭以前，首

12、先將待結(jié)晶化合物加熱溶解在溶劑中。(2) 待熱溶液稍冷后，加入活性炭，攪拌，使其均勻分布在溶液中。再加熱至沸，保持微沸510min。切勿在接近沸點的溶液中加入活性炭，以免引起暴沸。(3) 加入活性炭的量視雜質(zhì)多少而定，一般為粗品質(zhì)量的l 一5，加入量過多，活性炭將吸附一部分純產(chǎn)品。加入量過少，若仍不能脫色可補加活性炭，重復(fù)上述操作。過濾時選用的濾紙要緊密，以免活性炭透過濾紙進入溶液中。若發(fā)現(xiàn)透過濾紙，加熱微沸后應(yīng)換好濾紙重新過濾。(4) 活性炭在水溶液中或在極性溶劑中進行脫色效果最好，也可在其它溶劑中使用，但在烴類等非極性溶劑中效果較差。除用活性炭脫色外，也可采用層析柱來脫色，如氧化鋁吸附色譜等。4 ，熱過濾為了除去不溶性雜質(zhì)必須趁熱過濾。熱過濾裝置及操作，見2 7 1 過濾中的有關(guān)部分。5 結(jié)晶的析出 將上述熱過濾后的溶液靜置，自然冷卻，結(jié)晶慢慢析出。結(jié)晶的大小與冷卻 的溫度有關(guān)，一般迅速冷卻并攪拌，往往得到細小的晶體，表面積大，表面吸附雜質(zhì)較多。如將熱濾液慢慢冷卻，析出的結(jié)晶較大，但往往有母液和雜質(zhì)包在結(jié)晶內(nèi)部。因此要得到純度高、結(jié)晶好的產(chǎn)品，還需要摸索冷卻的過程，但一般只要讓熱溶液靜置冷卻至室溫即可。有時遇到放冷后也無結(jié)晶析出，可用玻璃棒在液面下摩擦器壁或投入該化合物的結(jié)晶作為晶種，促使晶體較快地析出；也可將過飽和溶液放置冰