重結晶與過濾

主要內容一、實驗目的二、實驗原理三、儀器藥品四、實驗裝置五、實驗流程六、注意事項七、思考題第一頁，共27頁。一、實驗目的（1）學習重結晶提純固態(tài)有機化合物的原理，初步學會用重結晶方法提純固體有機化合物和方法。（2）掌握抽濾、熱濾操作方法。（3）了解活性炭脫色原理及操作方法。第二頁，共27頁。二、實驗原理固體有機物在溶劑中的溶解度一般隨溫度的升高而增大。把固體有機物溶解在熱的溶劑中使之飽和，冷卻時由于溶解度降低，有機物又重新析出晶體?！萌軇Ρ惶峒兾镔|及雜質的溶解度不同，使被提純物質從過飽和溶液中析出。讓雜質全部或大部分留在溶液中，從而達到提純的目的。

第三頁，共27頁。三、儀器與藥品儀器：150mL錐形瓶、燒杯、水循環(huán)式真空泵、布氏漏斗、吸濾瓶、玻璃棒、電熱套試劑：3.0g粗苯甲酸、活性炭0.1g。第四頁，共27頁。四、實驗裝置

熱過濾裝置第五頁，共27頁。折疊濾紙的方法第六頁，共27頁。五實驗流程(1)將被純化的化合物，在已選好的溶劑中配制成沸騰或接近沸騰的飽和溶液；(2)如溶液含有有色雜質，可加活性炭煮沸脫色，將此飽和溶液趁熱過濾，以除去有色雜質及活性炭；(3)將濾液冷卻，使結晶析出；(4)將結晶從母液中過濾分離出來；(5)洗滌，干燥；(6)測定熔點；(7)回收溶劑，當溶劑蒸出后，殘液中析出含有較多雜質的固體，根據情況重復上述操作，直到熔點不再改變。第七頁，共27頁。注意，雜質含量過多對重結晶極為不利，影響結晶速率，有時甚至妨礙結晶的生成。重結晶一般只適用于雜質含量約在百分之幾的固體有機物，所以在結晶之前根據不同情況，分別采用其他方法進行初步提純，如水蒸氣蒸餾，減壓蒸餾，萃取等，然后再進行重結晶處理。第八頁，共27頁。操作方法

1．選擇溶劑在進行重結晶時，選擇合適的溶劑是一個關鍵問題。有機化合物在溶劑中的溶解性往往與其結構有關，結構相似者相溶，不似者不溶。如極性化合物一般易溶于水、醇、酮和酯等極性溶劑中，而在非極性溶劑如苯、四氯化碳等中要難溶解得多。這種相似相溶雖是經驗規(guī)律，但對實驗工作有一定的指導作用。選擇適宜的溶劑應注意下列條件：第九頁，共27頁。（1）不與被提純化合物起化學反應。（2）在降低和升高溫度下，被提純化合物的溶解度應有顯著差別。冷溶劑對被提純化合物溶解度越小，回收率越高。（3）溶劑對可能存在的雜質溶解度較大，可把雜質留在母液中，或對雜質溶解度很小，難溶于熱溶劑中，趁熱過濾以除去雜質。（4）能生成較好的結晶。（5）溶劑沸點不宜太高，容易揮發(fā)，易與結晶分離。（6）價廉易得，無毒或毒性很小。第十頁，共27頁。選擇溶劑的試驗方法：

（1）單一溶劑的選擇

取0.1g樣品置于干凈的小試管中，用滴管逐滴滴加某一溶劑，并不斷振搖，當加入溶劑的量達1mL時，可在水浴上加熱，觀察溶解情況，若該物質（0.1g）在1mL冷的或溫熱的溶劑中很快全部溶解，說明溶解度太大此溶劑不適用。第十一頁，共27頁。如果該物質不溶于1mL沸騰的溶劑中，則可逐步添加溶劑，每次約0.5mL，加熱至沸，若加溶劑量達4mL，而樣品仍然不能全部溶解，說明溶劑對該物質的溶解度太小，必須尋找其他溶劑。若該物質能溶解1-4mL沸騰的溶劑中，冷卻后觀察結晶析出情況，若沒有結晶析出，可用玻棒擦刮管壁或者輔以冰鹽浴冷卻，促使結晶析出。若晶體仍然不能析出，則此溶劑也不適用。若有結晶析出，還要注意結晶析出量的多少，并要測定熔點，以確定結晶的純度。最后綜合幾種溶劑的實驗數據，確定一種比較適宜的溶劑。第十二頁，共27頁。常用的重結晶溶劑物理常數

溶劑沸點/℃冰點/℃相對密度與水的混溶性易燃性水10001.00+0甲醇64.96<00.79++乙醇(95%)78.1<00.80+++冰醋酸117.916.71.05++丙酮56.2<00.79++++第十三頁，共27頁。乙醚34.51<00.71-++++石油醚30~60<00.64-++++乙酸乙酯77.06<00.90-++苯80.150.88-++++氯仿61.7<01.48-0四氯化碳76.54<01.59-0第十四頁，共27頁。（2）混合溶劑的選擇

a．固定配比法。將良溶劑與不良溶劑按各種不同的比例相混合，分別象單一溶劑那樣試驗，直至選到一種最佳的配比。b．隨機配比法。先將樣品溶于沸騰的良溶劑中，趁熱過濾除去不溶性雜質，然后逐滴滴入熱的不良溶劑并搖振之，直到渾濁不再消失為止。再加入少量良溶劑并加熱使之溶解變清，放置冷卻使結晶析出。如冷卻后析出油狀物，則需調整比例再進行實驗或另換別的混合溶劑。第十五頁，共27頁。2、溶樣

當用有機溶劑進行重結晶時，使用回流裝置。將樣品置于圓底燒瓶或錐形瓶中，加入比需要量略少的溶劑，投入幾粒沸石，開啟冷凝水，開始加熱并觀察樣品溶解情況。若未完全溶解可分次補加溶劑，每次加入后均需再加熱使溶液沸騰，直至樣品全部溶解。此時若溶液澄清透明，無不溶性雜質，即可撤去熱源，室溫放置，使晶體析出。第十六頁，共27頁。在以水為溶劑進行重結晶時，可以用燒杯溶樣，在石棉網上加熱，其他操作同前，只是需估計并補加因蒸發(fā)而損失的水。如果所用溶劑是水與有機溶劑的混合溶劑，則按照有機溶劑處理。第十七頁，共27頁。在溶樣過程中，要注意判斷是否有不溶或難溶性雜質存在，以免誤加過多溶劑。若難以判斷，寧可先進行熱過濾，然后將濾渣再以溶劑處理，并將兩次濾液分別進行處理。在重結晶中，若要得到比較純的產品和比較好的收率，必須注意溶劑的用量。減少溶解損失，應避免溶劑過量，但溶劑太少，又會給熱過濾帶來很多麻煩，可能造成更大損失，所以要全面衡量以確定溶劑的適當用量，一般比需要量多加20%左右的溶劑即可。第十八頁，共27頁。3、脫色

向溶液中加入吸附劑并適當煮沸，使其吸附掉樣品中的雜質的過程叫脫色。最常使用的脫色劑是活性碳?；钚蕴嫉氖褂茫夯钚蕴恐蠓?-10min，活性炭可吸附色素及樹脂狀物質（如待結晶化合物本身有色則活性炭不能脫色）。第十九頁，共27頁。使用活性炭應注意以下幾點：1.加活性炭以前，首先將待結晶化合物加熱溶解在溶劑中。

2.待熱溶液稍冷后，加入活性碳，振搖，使其均勻分布在溶液中。如在接近沸點的溶液中加入活性炭，易引起暴沸，溶液易沖出來。

3.加入活性炭的量，視雜質多少而定，一般為粗品質量的1-5%，加入量過多，活性炭將吸附一部分純產品。。

4.活性炭在水溶液中進行脫色效果最好，它也可在其他溶劑中使用，但在烴類等非極性溶劑中效果較差。第二十頁，共27頁。4、熱濾

熱濾即趁熱過濾以除去不溶性雜質、脫色劑及吸附于脫色劑上的其他雜質。熱濾的方法有兩種，即常壓過濾和減壓過濾。1.常壓過濾2.減壓過濾（吸濾）

第二十一頁，共27頁。

5、冷卻結晶

將熱濾液冷卻，溶解度減小，溶質即可部分析出。此步的關鍵是控制冷卻速度，使溶質真正成為晶體析出并長到適當大小，而不是以油狀物或沉淀的形式析出。

一般說來，若將熱濾液迅速冷卻或在冷卻下劇烈攪拌，所析出的結晶顆粒很小，小晶體包括雜質少。因表面積較大，吸附在表面上的雜質較多，若將熱濾液在室溫或保溫靜置讓其慢慢冷卻，析出的結果體較大，往往有母液或雜質包在結晶體之間。第二十二頁，共27頁。6、濾集晶體

析出的結晶體與母液分離，常用布氏漏斗進行抽氣過濾。從漏斗上取出晶體時，常與濾紙一起取出，待干燥后，用刮刀輕敲濾紙，注意勿使濾紙纖維附于晶體上，晶體即全部下來。過濾少量的晶體，可用玻璃釘漏斗第二十三頁，共27頁。7、晶體的干燥

經抽濾洗滌后的晶體，表面上還有少量的溶劑，因此應選用適當方法進行干燥。固體干燥方法很多，可用空氣晾干，也可用紅外燈烘干。對那些數量較大或易吸潮、易分解的產品，可放在真空恒溫干燥箱中干燥。如要干燥少量的標準樣品或送分析測試樣品，最好用真空干燥槍在適當溫度下減壓干燥2-4h。干燥后的樣品應立即儲存在干燥器中。第二十四頁，共27頁。8、回收有機溶劑

用蒸餾的方法回收有機溶劑，并計算溶劑回收率

9、測定熔點

將干燥好的晶體測定熔點，通過熔點來檢驗其純度，以決定是否需要再作進一步的重結晶。

第二十五頁，共27頁。六注意事項不要在沸騰的溶液中加入活性炭，以免暴沸沖出。抽濾時防止倒吸。洗滌晶體時，先關閉水泵，加入少量冷水，用玻璃棒松動晶體，然后開泵抽干。第二十六頁，共27頁。加熱溶解待重結晶的粗產品時，為什么加入溶劑的量要比計算量略少？然后逐漸添加到恰好溶解，最后再加入少量的溶劑，為什么？用活性炭脫色為什么