重結(jié)晶及過濾

1、實驗三 重結(jié)晶及過濾Experiment 3 Recrystallization and filtration教學目的 1、了解重結(jié)晶法原理，初步學會用重結(jié)晶法提純固體有機化合物。2、掌握抽濾、熱過濾操作和濾紙的折疊、放置方法。教學重點 重結(jié)晶的原理及操作教學方式 講述和演示教學內(nèi)容 一、實驗原理 固體有機物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關系。一般是溫度升高，溶解度增大。若把固體溶解在熱的溶劑中達到飽和，冷卻時即由于溶解度降低，溶液變成過飽和而析出晶體。利用溶劑對被提純物質(zhì)及雜質(zhì)的溶解度不同，可以使被提純物質(zhì)從過飽和溶液中析出。而讓雜質(zhì)全部或大部分仍留在溶液中（若在溶劑中的溶解度極小，則配成飽和

2、溶液后被過濾除去），從而達到提純目的。B在此溶劑中的溶解度分別為SA和SB，通常存在下列三種情況：（1）室溫下雜質(zhì)較易溶解（SB>SA）。設在室溫下SB2.5克/100ml，SA0.5克/100ml，如果A在此沸騰溶劑中的溶解度為9.5克/100ml，則使用100ml溶劑即可使混合物在沸騰時全溶。若將此濾液冷卻至室溫時可析出A9g（不考慮操作上的損失）而B仍留在母液中，A損失很小，即被提純物回收率達到94。如果A在此沸騰溶劑中的溶解度為47.5克/100ml，則只要使用20ml溶劑即可使混合物在沸騰時全溶，這時濾液可析出A9.4克，B仍可留在母液中，被提純物的回收率高達99。由此可見，如

3、果雜質(zhì)在冷時的溶解度大而產(chǎn)物在冷時的溶解度小，或溶劑對產(chǎn)物的溶解性能隨溫度的變化大，這兩方面都有利于提高回收率。（2）雜質(zhì)較難溶解（SB<SA）。設在室溫下SB0.5克/100ml，SA2.5克/100ml，A在此沸騰溶劑中的溶解度仍為9.5克/（3）兩者溶解度相等（SA=SB）。設在室溫下皆為2.5克/100ml，若也用100ml溶劑重結(jié)晶，仍可得到純A7克。但如果這時雜質(zhì)含量很多，則用重結(jié)晶分離產(chǎn)物就比較困難。在A和B含量相等時，重結(jié)晶就不能用來分離產(chǎn)物了。從上述討論總可以看出，在任何情況下，雜志的含量過多都是不利的（雜質(zhì)太多還會影響結(jié)晶速度，甚至妨礙結(jié)晶的生成）。一般重結(jié)晶只適用于

4、純化雜質(zhì)含量在5以下的固體有機混合物。二、重結(jié)晶溶劑的選擇在進行重結(jié)晶時，選擇理想的溶劑是一個關鍵，理想的溶劑必須具備下列條件：（1）不與被提純物質(zhì)起化學反應 （2）在較高溫度時能溶解多量的被提純物質(zhì)；而在室溫或更低溫度時只能溶解很少量（3）對雜質(zhì)的溶解度非常大或者非常?。ㄇ耙环N情況是使雜質(zhì)留在母液中不隨被提純物晶體一同析出；后一種情況是使雜質(zhì)在熱過濾時被濾去）（4）容易揮發(fā)（溶劑的沸點較低），易與結(jié)晶分離除去（5）能給出較好的結(jié)晶（6）無毒或毒性很小，便于操作（7）價格低廉溶劑的選擇一般遵循“相似相溶”的原理。三、實驗儀器及藥品儀器：吸濾瓶、布氏漏斗、錐形瓶藥品：乙酰苯胺（粗乙酰苯胺在水中的

5、溶解度：100為5.5g/100mL; 0為0.53g/100mL） 四、重結(jié)晶的具體操作步驟1、 溶解 把5克粗產(chǎn)品溶于熱溶劑（水）中，制成飽和溶液。問（1）為什么選擇錐形瓶作為容器？瓶口較窄，溶劑不宜揮發(fā)，便于搖動，促進固體物質(zhì)溶解。（本實驗選用溶劑為水，因為水的揮發(fā)性不大，可省去回流裝置）。注意事項：（1）溶劑量的多少，要同時考慮兩個因素。溶劑少則收率高，但可能給熱過濾帶來麻煩，并可能造成更大的損失；溶劑多，顯然會影響回收率。故兩者應綜合考慮。一般可比需要量多加20左右的溶劑（有的教科書上認為一般可比需要量多20100的溶劑）。（2）可以在溶劑沸點溫度時溶解固體，但必須注意實際操作溫度是

6、多少，否則會因?qū)嶋H操作時，被提純物晶體大量析出。但對某些晶體析出不敏感的被提純物，可考慮在溶劑沸點時溶解成飽和溶液，故因具體情況決定，不能一概而論。例如，本次實驗在100時配成飽和溶液，而熱過濾操作溫度不可能是100，可能是80？也可能是90？那么在考慮加多少溶劑時，應同時考慮熱過濾的實際操作溫度。（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。2、 趁熱過濾（除去不溶性雜質(zhì)）如含有不溶性雜質(zhì)時，趁熱過濾掉，有顏色時，先加活性炭脫色，用量為樣品重的1%-5%，一藥匙足夠。禁止往沸騰的液體中加活性炭，否則會暴沸溢出。趁熱過濾是為了防

7、止在過濾過程中，由于溫度的降低而在濾紙上析出結(jié)晶。為了保持濾液的溫度使過濾過程盡快完成，一選用熱水漏斗（保溫漏斗），二、無頸漏斗(或短頸粗玻璃漏斗)三、折疊濾紙（菊花濾紙）。問 趁熱過濾時，為什么選用無頸漏斗？以免樣品在頸部析出結(jié)晶，影響操作。 問 使用折疊濾紙的好處？增大接觸面積，有利于熱的溶液快速流下。過濾前用少量溶劑潤濕濾紙，避免干濾紙在過濾時因吸附溶劑而使結(jié)晶析出。注意事項：（1）若為易燃溶劑，則應防止著火或防止溶劑揮發(fā)。（2）應注意濾紙的折疊方法及操作要領（包括漏斗的預熱、濾紙的熱水潤濕等）。3、 晶體的析出（1）收集熱的濾液，室溫下慢慢靜置結(jié)晶，待有晶體析出時，再用冷水或冰水充分冷

8、卻。太快析出的晶體顆粒很細，可能會含有雜質(zhì)，故不要快速冷卻，也不要攪動濾液。當發(fā)現(xiàn)大晶體正在形成時，輕輕搖動，使之形成較均勻的小晶體。因為晶體顆粒太大，在晶體中會夾雜母液，難于干燥。（2）若冷卻仍無結(jié)晶，可以利用加晶種和用玻璃棒刮擦容器內(nèi)壁的方法誘發(fā)結(jié)晶。（3）有時從溶液中析出地為油狀物，雖然該油狀物經(jīng)長時間靜置或足夠冷卻后也可固化，但這樣的固體往往含有較多的雜質(zhì)（雜質(zhì)在油狀物中常較在溶劑中的溶解度大；其次，析出的固體中還包含一些母液）。用大量溶劑稀釋，雖可防止油狀物生成，但結(jié)晶產(chǎn)物大量損失。這時可將析出油狀物的溶液重新加熱溶解，然后慢慢冷卻，當油狀物析出時便劇烈攪拌混合物，使油狀物在均勻分散

9、的狀況下固化，但最好是重新選擇溶劑，再進行重結(jié)晶。4、 晶體的收集與洗滌抽濾的目的是將留在溶劑中的可溶性雜質(zhì)與晶體徹底的分離。減壓抽濾裝置包括三個部分：布氏漏斗、抽濾瓶和高壓水泵減壓過濾程序介紹：剪裁合符規(guī)格的濾紙放入漏斗中用少量溶劑潤濕濾紙開啟水泵并關閉安全瓶上的活塞，將濾紙吸緊打開安全瓶上的活塞，再關閉水泵借助玻棒，將待分離物分批倒入漏斗中，并用少量濾液洗出粘附在容器上的晶體，一并倒入漏斗中再次開啟水泵并關閉安全瓶上的活塞進行減壓過濾直至漏斗頸口無液滴為止打開安全瓶上的活塞，再關閉水泵用少量溶劑潤濕晶體再次開啟水泵并關閉安全瓶上的活塞進行減壓過濾直至漏斗頸口無液滴為止（必要時可用玻塞擠壓晶

10、體，此操作一般進行12次）。如重結(jié)晶溶劑沸點較高，在用原溶劑至少洗滌一次后，可用低沸點的溶劑洗滌，使最后的結(jié)晶產(chǎn)物易于干燥（要注意該溶劑必須是能和第一種溶劑互溶而對晶體是不溶或微溶的）。注意事項：（1）濾紙不應大于布氏漏斗的底面，其直徑應略小于漏斗內(nèi)徑，以能緊貼于漏斗的底壁恰好蓋住所有的小孔為宜。（2）在抽濾之前必須用同種溶劑將濾紙潤濕，使濾紙緊貼于布氏漏斗的底面；然后打開水泵將濾紙吸緊，避免固體在抽濾時從濾紙邊緣吸入抽濾瓶中。（3）停止抽濾時，應先將抽濾瓶與水泵間的橡皮管拆開，再關水泵，加少量水洗滌濾餅，擠壓除去水分，抽干，干燥。5、晶體的干燥在測定熔點前，晶體必須充分干燥，否則測定的熔點會

11、偏低。固體干燥的方法很多，要根據(jù)重結(jié)晶所用溶劑及結(jié)晶的性質(zhì)來選擇：（1）空氣涼干（對于所使用的溶劑沸點比較低且不吸潮的低熔點物質(zhì)在空氣中干燥是最簡單的干燥方法）。（2）烘箱烘干（對空氣和溫度穩(wěn)定的物質(zhì)可在烘箱中干燥，烘箱溫度應比被干燥物質(zhì)的熔點低2050）。（3）用濾紙吸干（此方法易將濾紙纖維污染到固體物上）。（4）當產(chǎn)品易吸水或吸水后易發(fā)生分解時，應用真空干燥器進行干燥。五、實驗步驟流程圖：5.0g粗乙酰苯胺過飽和的熱溶液 50-100 mL水 0.1-0.2 g活性碳 加熱溶解 脫色 片狀晶體析出的溶液脫過色的飽和溶液無色的過飽和溶液 趁熱過濾 靜止 自然冷卻 純的乙酰苯胺濕的白色片狀晶體 抽濾 80-100 烘干六、影響本次實驗成敗的關鍵（1）粗產(chǎn)品的溶解應注意溶劑的量（2）活性炭的使用及熱過濾操作（3）減壓過濾及晶體的干燥七、主要試劑及產(chǎn)品的物理常數(shù)（文獻值）名 稱分子量性狀折光 率比重熔點（）沸點（）溶解度g/100 mL水醇醚乙酰苯胺135.17Sol.1.214114.33050.46/20八、思考題1.對有機化合物進行重結(jié)晶時，最適合的溶劑應具備什么性質(zhì)？2.溶解重結(jié)晶粗產(chǎn)物時，應怎樣控制溶劑的量？3.重結(jié)晶時，為什么需要加入活性炭？4.進行