整理結(jié)晶與重結(jié)晶知識.doc

1、結(jié)晶與重結(jié)晶知識結(jié)晶在結(jié)晶和重結(jié)晶純化化學(xué)試劑的操作中， 溶劑的選擇是關(guān) 系到純化質(zhì)量和回收率的關(guān)鍵問題。 選擇適宜的溶劑時應(yīng)注意以下幾個問題：1. 選擇的溶劑應(yīng)不與欲純化的化學(xué)試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 例如脂肪族鹵代烴類化合物不宜用作堿性化合物結(jié)晶和重結(jié)晶的溶劑；醇類 化合物不宜用作酯類化合物結(jié)晶和重結(jié)晶的溶劑，也不宜用作氨基酸鹽酸鹽 結(jié)晶和重結(jié)晶的溶劑。2. 選擇的溶劑對欲純化的化學(xué)試劑在熱時應(yīng)具有較大的 溶解能力，而在較低溫度時對欲純化的化學(xué)試劑的溶解能力大大減小。3. 選擇的溶劑對欲純化的化學(xué)試劑中可能存在的雜質(zhì)或 是溶解度甚大，在欲純化的化學(xué)試劑結(jié)晶和重結(jié)晶時留在母液中，在結(jié)晶和 重結(jié)晶時

2、不隨晶體一同析出；或是溶解度甚小，在欲純化的化學(xué)試劑加熱溶 解時，很少在熱溶劑溶解，在熱過濾時被除去。4. 選擇的溶劑沸點不宜太高，以免該溶劑在結(jié)晶和重結(jié) 晶時附著在晶體表面不容易除盡。用于結(jié)晶和重結(jié)晶的常用溶劑有：水、甲醇、乙醇、異丙 醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、冰醋酸、二氧六環(huán)、 四氯化碳、苯、石油醚等。 此外，甲苯、硝基甲烷、乙醚、二甲基甲酰胺、二甲亞砜等也常使用。二甲 基甲酰胺和二甲亞砜的溶解能力大， 當(dāng)找不到其它適用的溶劑時， 可以試用。 但往往不易從溶劑中析出結(jié)晶，且沸點較高，晶體上吸附的溶劑不易除去， 是其缺點。乙醚雖是常用的溶劑，但是若有其它適用的溶劑時，最好不用乙 醚，因為一方

3、面由于乙醚易燃、易爆，使用時危險性特別大，應(yīng)特別小心； 另一方面由于乙醚易沿壁爬行揮發(fā)而使欲純化的化學(xué)試劑在瓶壁上析出，以 致影響結(jié)晶的純度。在選擇溶劑時必須了解欲純化的化學(xué)試劑的結(jié)構(gòu)， 因為溶 質(zhì)往往易溶于與其結(jié)構(gòu)相近的溶劑中一“相似相溶”原理。極性物質(zhì)易溶于 極性溶劑，而難溶于非極性溶劑中；相反，非極性物質(zhì)易溶于非極性溶劑， 而難溶于極性溶劑中。 這個溶解度的規(guī)律對實驗工作有一定的指導(dǎo)作用。 如： 欲純化的化學(xué)試劑是個非極性化合物，實驗中已知其在異丙醇中的溶解度太 小，異丙醇不宜作其結(jié)晶和重結(jié)晶的溶劑，這時一般不必再實驗極性更強的 溶劑，如甲醇、水等，應(yīng)實驗極性較小的溶劑，如丙酮、二氧六環(huán)

4、、苯、石 油醚等。適用溶劑的最終選擇，只能用試驗的方法來決定。下表可供選擇溶 劑時參考。物質(zhì)的類別烴溶解度大的溶劑疏水性烴、醚、鹵代烴鹵代烴醚胺酯酯硝基化合物腈酮醇、二氧環(huán)己烷、冰醋酸醛酚酰胺醇醇、水若不能選擇出一種單一的溶劑對欲純化的化學(xué)試劑進行結(jié)晶和重結(jié)晶，則可應(yīng)用混合溶劑。混合溶劑一般是由兩種可以以任何比例 互溶的溶劑組成，其中一種溶劑較易溶解欲純化的化學(xué)試劑，另一種溶劑較 難溶解欲純化的化學(xué)試劑。 一般常用的混合溶劑 有：乙醇和水、乙醇和乙醚、 乙醇和丙酮、乙醇和氯仿、二氧六環(huán)和水、乙醚和石油醚、氯仿和石油醚等 等，最佳復(fù)合溶劑的選擇必須通過預(yù)試驗來確定。重結(jié)晶技術(shù) 眾所周知，重結(jié)晶是

5、有機合成中一項非常基本， 但是又非常重要的技術(shù)，它原理簡單、使用方便，但是真的要做好重結(jié)晶，不是那么容易的事，尤其是溶劑的選擇，以及在出現(xiàn)乳化現(xiàn)象時的處理等等都有很深 的學(xué)問，這里轉(zhuǎn)一個關(guān)于重結(jié)晶技術(shù)的文章，希望對大家有所幫助！1、原理：固體有機物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關(guān)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，則配成飽和溶液后被 過濾除去)，從而達到提純目的。2 、關(guān)于可以應(yīng)用重

6、結(jié)晶法的討論：假設(shè)一固體混合物由9.5克被提純物A和0.5克雜 質(zhì) B 組成，選擇某溶劑進行重結(jié)晶， 室溫時 A、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(SBSA。設(shè)在室溫下 S吐2.5克/100ml ,SA= 0.5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

7、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( SBchang) ，回收率極大的降低。(3)兩者溶解度相等(SA=SB。設(shè)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

8、度， 甚至妨礙結(jié)晶的生成) 。一 般重結(jié)晶只適用于純化雜質(zhì)含量在 5%以下的固體有機混合物。3、選擇溶劑的條件：( 1 )不與被提純物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)(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，只能溶解很少量的該種物質(zhì)(3)對雜質(zhì)的溶解非常大或者非常小(前一種情況是使雜質(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)能給出較好的晶體( 6)無毒或毒性很小，便于操作( 7)價廉易得( 8)適當(dāng)時候可以選用混合溶劑選擇好溶劑后進行溶解：4 、溶解通過試驗結(jié)果或查閱溶解度數(shù)據(jù)計算被提取物所 需溶劑的量

9、，在將被提取物晶體置于錐形瓶中，加入較需要量稍少的適宜溶 劑，加熱到微微沸騰一段時間后，若未完全溶解，可再添加溶劑，每次加溶 劑后需再加熱使溶液沸騰，直至被提取物晶體完全溶解（但應(yīng)注意，在補加 溶劑后，發(fā)現(xiàn)未溶解固體不減少，應(yīng)考慮是不溶性雜質(zhì)，此時就不要再補加 溶劑，以免溶劑過量） 。注意事項：（1）溶劑量的多少，因同時考慮兩個因素。容極 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；容極多， 顯然會影響回收率。故兩者應(yīng)綜合考慮。一般可比需要量多加20左右的溶劑（有人認(rèn)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多少，否則會因

10、實際操作時，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100C時配成飽和溶液，而熱過濾操作溫度不可能是100C,可能是80 C?也可能是90r ?那么 在考慮加多少溶劑時，應(yīng)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(yīng)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。（4）若溶液中含有色雜質(zhì)，則應(yīng)加活性炭脫色， 應(yīng)特別注意活性炭的使用。5 、乗熱過濾（1 ）若為易燃溶劑，則應(yīng)防止著火或防止溶劑揮發(fā)。（2）應(yīng)注意濾紙的折疊方法及操作要領(lǐng)（包括漏

11、 斗的預(yù)熱、濾紙的熱水潤濕等） ；應(yīng)洗凈抽濾瓶，注意和濾紙的大小、濾紙的 人潤濕等操作，開始不要減壓太甚，以免將濾紙抽破（在熱溶劑中，濾紙強 度大大下降）。6 、結(jié)晶（1）將濾液在室溫或保溫下靜置使之緩緩冷卻 （如 濾液已析出晶體， 可加熱使之溶解），析出晶體， 再用冷水充分冷卻。 必要時， 可進一步用冰水或冰鹽水等冷卻（視具體情況而定，若使用的溶劑在冰水或 冰鹽水中能析出結(jié)晶，就不能采用此步驟） 。（2）有時由于濾液中有焦油狀物質(zhì)或膠狀物存在，使結(jié)晶不易析出，或有時因形成過飽和溶液也不析出晶體，在這種情況下， 可用玻棒摩擦器壁以形成粗糙面，使溶質(zhì)分子成定向排列而形成結(jié)晶的過程 較在平滑面上迅

12、速和容易；或者投入晶種（同一物資的晶體，若無此物質(zhì)的 晶體，可用玻棒蘸一些溶液稍干后即會析出晶體） ，供給定型晶核， 使晶體迅 速形成。（3）有時被提純化合物呈油狀析出，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 部分母液），純度不高。用大量溶劑稀釋，雖可防止油狀物生成，但將使產(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。一當(dāng)油狀物析出時便劇烈攪拌混合物，使油狀物在均勻分散的狀況 下固化，但最好是重新選擇溶劑，使其得到晶形產(chǎn)物。7 、抽氣過濾（減壓過濾）（1）裝置中

13、各儀器的名稱和用途介紹。（2）減壓過濾程序介紹：剪裁合符規(guī)格的濾紙放 入漏斗中一用少量溶劑潤濕濾紙一開啟水泵并關(guān)閉安全瓶上的活塞，將濾紙 吸緊一打開安全瓶上的活塞，再關(guān)閉水泵一借助玻棒，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，一并倒入漏斗中一再次開 啟水泵并關(guān)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一打開 安全瓶上的活塞，再關(guān)閉水泵一用少量溶劑潤濕晶體一再次開啟水泵并關(guān)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

14、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容或微溶的） 。抽濾所得母液若有用， 可移至其它容器內(nèi)， 再作回 收溶劑及純度較低的產(chǎn)物。8 、結(jié)晶的干燥 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（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(yīng)比被干燥物質(zhì)的熔點低 20 50C。（3）用濾紙吸干（此方法易將濾紙纖維污染到固 體物上）4）置于干燥器中干燥試驗 三 重結(jié)晶提純法一、實驗?zāi)康模和ㄟ^實驗讓學(xué)生能熟練掌握用

15、水、 有機溶劑及混合溶劑重 結(jié)晶純化固體有機物質(zhì)的各項具體的操作方法，其中包括以下幾點：（1）樣品的溶解，突出用易燃的有機溶劑時溶解樣品應(yīng) 采用儀器裝置及安會注意事項。（2）過濾及熱過濾；菊花濾紙的折法。（3）結(jié)晶及用活性炭脫色。（4）抽濾：布氏漏斗、抽濾瓶、安全瓶、循環(huán)水泵等的 安裝及使用。（5）產(chǎn)品的干燥，包括風(fēng)干（自然晾干）和烘干（使用 烘箱、紅外干燥）時儀器的使用及注意事項。二、基本原理 固體有機物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關(guān)系。 一般是 溫度升高， 溶解度增大。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， 或者相

16、反，從而達到分離、 提純之目的。三、操作要點及說明重結(jié)晶提純法的一般過程為：1、選擇適宜的溶劑 在選擇溶劑時應(yīng)根據(jù)“相似相溶”的一般原理。 溶質(zhì)往往 溶于結(jié)構(gòu)與其相似的溶劑中。還可查閱有關(guān)的文獻和手冊， 了解某化合物在各種溶劑中 不同溫度的溶解度。也可通過實驗來確定化合物的溶解度。 即可取少量的重結(jié)晶物質(zhì)在試管 中，加入不同種類的溶劑進行預(yù)試。適宜溶劑應(yīng)符合的條件：見曾紹瓊書 P61。2、將待重結(jié)晶物質(zhì)制成熱的飽和溶液制飽和溶液時， 溶劑可分批加入， 邊加熱邊攪拌， 至固體 完全溶解后，再多加20%左右（這樣可避免熱過濾時， 晶體在漏斗上或漏斗頸中析出 造成損失）。切不可再多加溶劑，否則冷后析

17、不出晶體。如需脫色，待溶液稍冷后，加入活性炭（用量為固體 1 5%）,煮沸5- 10min （切不可在沸騰的溶液中加入活性炭，那樣會有暴沸的危險。 ）3、乘熱過濾除去不溶性雜質(zhì)乘熱過濾時， 先熟悉熱水漏斗的構(gòu)造， 放入菊花濾紙 （要 使菊花濾紙向外突出的棱角，緊貼于漏斗壁上），先用少量熱的溶劑潤濕濾紙（以免干 濾紙吸收溶液中的溶劑，使結(jié)晶析出而堵塞濾紙孔），將溶液沿玻棒倒入，過濾時，漏斗上 可蓋上表面皿（凹面向下）減少溶劑的揮發(fā)，盛溶液的器皿一般用錐形瓶 （只有水溶液才可 收集在燒杯中）?；亓?抽濾實驗裝置4、抽濾抽濾前先熟悉布氏漏斗的構(gòu)造及連接方式， 將剪好的濾紙 放入，濾紙的直徑切不可大于

18、漏斗底邊緣， 否則濾紙會折過， 濾液會從折邊處流過造成 損失，將濾紙潤濕后，可先倒入部分濾液（不要將溶液一次倒入） 啟動水循環(huán)泵， 通過緩沖 瓶（安全瓶）上二通活塞調(diào)節(jié)真空度，開始真空度可低些， 這樣不致將濾紙抽破， 待濾餅已 結(jié)一層后，再將余下溶液倒入，此時真空度可逐漸升高些，直至抽“干”為止。 停泵時，要先打開放空閥（二通活塞） ，再停泵，可避免 倒吸。5、結(jié)晶的洗滌和干燥用溶劑沖洗結(jié)晶再抽濾， 除去附著的母液。 抽濾和洗滌后 的結(jié)晶，表面上吸附有少量溶劑，因此尚需用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行干燥。 固體的干燥方法很 多，可根據(jù)重結(jié)晶所用的溶劑及結(jié)晶的性質(zhì)來選擇，常用的方法有以卞幾種：空氣晾干的； 烘

19、干（紅外燈或烘彩） ；用濾紙吸干；置于干燥器中干燥。四、思考題1、重結(jié)晶法一般包括哪幾個步驟？各步驟的主要目的如 何？答：一般包括：（1）選擇適宜溶劑，制成熱的飽和溶液。 （2）熱過濾，除去不溶性雜質(zhì)（包括脫色）。（3）抽濾、冷卻結(jié)晶，除去母液。 （4）洗滌干 燥，除去附著母液和溶劑。2、重結(jié)晶時，溶劑的用量為什么不能過量太多，也不能 過少？正確的應(yīng)該如何？答：過量太多， 不能形成熱飽和溶液， 冷卻時析不出結(jié)晶 或結(jié)晶太少。過少，有部分待結(jié)晶的物質(zhì)熱溶時未溶解， 熱過濾時和不溶性雜質(zhì)一起留在 濾紙上，造成損失?？紤]到熱過濾時，有部分溶劑被蒸發(fā)損失掉， 使部分晶體析出留在波紙 上或漏斗頸中造成結(jié)

20、晶損失，所以適宜用量是制成熱的飽和溶液后，再多加 20左右。3、用活性炭脫色為什單要待固體物質(zhì)完全溶解后才加 入？為什么不能在溶液沸騰時加入？答：活性炭可吸附有色雜質(zhì)、 樹脂狀物質(zhì)以及均勻分散的 物質(zhì)。因為有色雜質(zhì)雖可溶于沸騰的溶劑中， 但當(dāng)冷卻析出結(jié)晶體時， 部分雜質(zhì)又會被結(jié) 晶吸附，使得產(chǎn)物帶色。所以用活性炭脫色要待固體物質(zhì)完全溶解后才加入，并煮沸510mi n。要注意活性炭不能加入已沸騰的溶液中，以一免溶液暴沸而從容器中沖出。4、使用有機溶劑重結(jié)晶時，哪些操作容易著火？怎樣才 能避免呢？答：有機溶劑往往不是易燃就是有一定的毒性， 也有兩者 兼有的，操作時要熄滅鄰近的一切明火，最好在通風(fēng)櫥內(nèi)操作。 常用三角燒瓶或圓底燒瓶 作容器，因為它們瓶口較窄，溶劑不易發(fā)，又便于搖動， 促使固體物質(zhì)溶解。 若使用的溶劑 是低沸點易燃的，嚴(yán)禁在石棉網(wǎng)上直接加熱，必須裝上回流冷凝管，并根據(jù)其沸點的高低， 選用熱浴，若固體物質(zhì)在溶劑中溶解速度較慢，需要較長時問， 也要裝上回流冷凝管， 以免 溶劑損失。5、用水重結(jié)晶乙酰苯胺， 在溶解過程中有無油狀物出現(xiàn)？ 這是什么？答：在溶解過程中會出現(xiàn)油狀物， 此油狀物不是雜質(zhì)。 乙 酰苯胺的熔點為114C，但當(dāng)乙酰苯胺用水重結(jié)晶時，往往于 83C就熔化成液體，這時 在水層有溶解的乙酰苯胺，在熔化的乙酰苯胺層