分離和提純設計性實驗指導材料

1、分離和提純設計性實驗指導材料一、 分離和提純的基本操作（一）、干燥1、 干燥劑的選擇：a：干燥劑必須不能和有機化合物發(fā)生化學反應或催化反應；b：干燥劑不能溶解于有機化合物；c：適當考慮干燥劑的吸水容量和干燥效果。2、 常用的干燥劑：一般干燥劑加入液體中，進行振搖，如干燥劑出現(xiàn)附著器壁或相互粘結(jié)時說明干燥劑的量不夠，應該添加干燥劑，如投入干燥劑出現(xiàn)水相，必須先把水吸出，然后重新加入干燥劑干燥。3、 干燥的基本操作：干燥的三角燒瓶中加入待干燥的有機液體，在加入適量的干燥劑，用塞子塞緊，振蕩片刻，若干燥劑出現(xiàn)附著器壁或相互粘結(jié)時說明干燥劑的量不夠，應該添加干燥劑，如投入干燥劑出現(xiàn)水相，必須先把水吸出

2、，然后重新加入干燥劑干燥。放置一段時間，到澄清為止，過濾除去干燥劑。4、 干燥的儀器和裝置： 普通干燥器 真空干燥器 真空恒溫干燥器圖1. 干燥器5、 固體的干燥：固體干燥的方法有晾干；加熱干燥；紅外線干燥；干燥器干燥和減壓恒溫干燥槍干燥。（二）萃取1、 萃取效率：V：被萃取的溶液體積；Wn：萃取n次后溶液中殘留的物質(zhì)質(zhì)量；Wo：被萃取溶液中含有溶質(zhì)的總量；K：分配系數(shù)；S：萃取時采用萃取劑的體積；n：萃取的次數(shù)；2、 萃取劑的選擇：a：萃取劑不能和被萃取的溶液或溶質(zhì)起化學反應；b：萃取劑不能和被萃取的溶液互相溶解；c：萃取劑對溶質(zhì)的溶解度要比被萃取的溶液好。3、 萃取基本操作： 分液漏斗中加

3、入被萃取的溶液和萃取劑，先用右手食指的末節(jié)將漏斗上端的玻璃塞頂住，再用大拇指，中指和食指握住漏斗；左手的食指和中指蜷握在分液漏斗的活塞柄上，玻璃塞和活塞夾緊，上下輕輕搖振分液漏斗，每隔幾秒將分液漏斗倒置，小心打開活塞，解除分液漏斗的內(nèi)壓，重復操作23次，然后再用力振搖相當時間，將分液漏斗置于鐵圈上，打開分液漏斗上面的玻璃塞，靜置分層，小心打開下面的活塞，放出下層的溶液，上層的溶液從分液漏斗的上口倒出。4、 常用萃取溶劑物理常數(shù)：5、 萃取的儀器和裝置：圖2. 萃取裝置，主要儀器：分液漏斗（三）洗滌1、 洗滌的目的：除去混在液體化合物中的少量雜質(zhì)。2、 洗滌的基本操作：分液漏斗中加入被洗滌的溶液

4、和洗滌劑，先用右手食指的末節(jié)將漏斗上端的玻璃塞頂住，再用大拇指，中指和食指握住漏斗；左手的食指和中指蜷握在分液漏斗的活塞柄上，玻璃塞和活塞夾緊，上下輕輕搖振分液漏斗，每隔幾秒將分液漏斗倒置，小心打開活塞，解除分液漏斗的內(nèi)壓，重復操作23次，然后再用力振搖相當時間，將分液漏斗置于鐵圈上，打開分液漏斗上面的玻璃塞，靜置分層，小心打開下面的活塞，放出下層的溶液，上層的溶液從分液漏斗的上口倒出。3、 洗滌的儀器和裝置圖3. 液體洗滌裝置 圖4. 固體洗滌裝置，主要儀器：分液漏斗 主要儀器：布氏漏斗，抽濾瓶4、 固體的洗滌基本操作：在減壓過濾結(jié)束后，拔掉循環(huán)水泵減壓的橡皮管，在布氏漏斗的中的固體上加入少

5、量的溶劑，溶劑的量應該剛好浸沒所有的固體，用玻璃棒輕輕的攪動固體，使洗滌充分，當布氏漏斗的下端有液體滴下時，在減壓抽濾，重復2次。（四）蒸餾1、 低沸點蒸餾：1） 熱源的選擇：一般選擇熱水浴或油浴；2） 冷凝管的選擇：一般選擇直形冷凝管；3） 常見的低沸點化合物的沸點（見附錄）4） 低沸點蒸餾的基本操作：按圖示搭配好蒸餾裝置，檢查裝置的氣密性，小心取下連接溫度計的活塞，通過長頸漏斗加入待蒸餾的液體，在加入幾粒沸石，旋上溫度計的活塞，通入冷凝水，小心在燒杯中加入熱水，蒸餾，調(diào)節(jié)蒸餾燒瓶進入熱水的體積或調(diào)節(jié)熱水的溫度，使蒸餾的速度在1-2d/s，蒸餾結(jié)束后，先撤去熱水浴，再停止通入冷凝水，最后拆卸

6、實驗裝置。5） 低沸點蒸餾的儀器和裝置主要儀器：蒸餾燒瓶，溫度計，直形冷凝管，接受器，燒杯，熱源，三角燒瓶，鐵架臺，十字夾，通用夾。裝置圖：圖5. 普通蒸餾裝置2、 高沸點蒸餾：1） 熱源的選擇：酒精燈、三芯燈或電熱套；2） 冷凝管的選擇：高于130選用空氣冷凝管；3） 常見的高沸點化合物的沸點（見附錄）4） 高沸點蒸餾的基本操作：按圖示搭配好蒸餾裝置，檢查裝置的氣密性，小心取下連接溫度計的活塞，通過長頸漏斗加入待蒸餾的液體，在加入幾粒沸石，旋上溫度計的活塞，小心加熱，蒸餾，調(diào)節(jié)加熱強度，使蒸餾的速度在1-2d/s，蒸餾結(jié)束后，先撤去熱水浴，再拆卸實驗裝置。5） 高沸點蒸餾的儀器和裝置圖6.

7、高沸點蒸餾裝置主要儀器：蒸餾燒瓶，溫度計，空氣冷凝管，接受器，燒杯，熱源，三角燒瓶，鐵架臺，十字夾，通用夾。3、 減壓蒸餾1）減壓蒸餾的使用條件：1、防止溫度過高，化合物炭化；2、防止溫度過高，化合物分解；3、控制反應溫度，回收溶劑。2）減壓蒸餾的儀器和裝置主要儀器：熱源，雙頸蒸餾燒瓶，蒸餾頭，溫度計，直形冷凝管，多頭接受器，圓底燒瓶，安全瓶，壓力計，吸收裝置，減壓油泵。裝置：圖7. 減壓蒸餾裝置3）沸點的壓力對照圖：圖2-27 液體在常壓下的沸點與減壓下的沸點的近似關系圖圖8. 液體在常壓下的沸點與減壓下的沸點的近似關系圖4）減壓蒸餾的基本操作：a、 檢查系統(tǒng)能否達到所要的壓力；b、加料，體

8、積不能超過容積的1/2；c、檢查三通是否放空，壓力計是否關閉；d、開啟油泵，調(diào)節(jié)進氣量；e、緩慢關閉三通活塞，調(diào)節(jié)進氣量；f、通冷凝水，加熱；g、打開壓力計，觀察壓力；h、收集餾分，記錄溫度和壓力；I、關閉加熱電源，除去熱源，調(diào)節(jié)進氣量，關閉壓力計，打開三通管，關閉油泵。拆卸裝置；恢復壓力計。（五）重結(jié)晶1）重結(jié)晶溶劑的選擇：a：被提純的有機化合物不能和溶劑發(fā)生化學反應；b：被提純的物質(zhì)在熱的溶液中易溶，在冷的溶液中幾乎不溶；c：雜質(zhì)的溶解順序最好和被提純的物質(zhì)相反；d：沸點適中；e：價格適中。2）結(jié)晶的一般過程：1）選擇適當?shù)娜軇?）粗產(chǎn)品溶于熱的溶液制成飽和熱溶液；3）趁熱過濾除去不溶解

9、的雜質(zhì)。如顏色過重，可以使用活性碳脫色，再趁熱過濾；4）冷卻過濾；5）洗滌；6）干燥。3） 混合溶劑重結(jié)晶的基本操作：選擇好適當?shù)娜軇?，首先在加熱情況下使溶質(zhì)溶解于盡可能少的能夠溶解溶質(zhì)的溶劑，在加熱情況下，滴加不溶解溶質(zhì)的溶劑，到剛好有沉淀析出，再加入少量的能夠溶解溶質(zhì)的溶劑使析出的沉淀完全溶解，冷卻過濾；洗滌；干燥。2） 重結(jié)晶儀器和裝置 常壓過濾 常壓熱過濾 減壓過濾圖9. 重結(jié)晶抽濾裝置主要儀器：布氏漏斗，抽濾瓶（六）脫色1、 活性炭的量的標準：被提純物質(zhì)量的15%2、 脫色基本操作：制成熱的飽和溶液后，稍微冷卻（不能有固體出現(xiàn)），加入適量（1-5%）的活性碳，在加熱煮沸幾分鐘，趁熱過

10、濾除去活性碳。（七）過濾1、 過濾的意義：分離不互相溶解的固體和液體化合物2、 過濾基本操作：將剪好的濾紙用重結(jié)晶所用的溶解稍微潤濕一下，放入布氏漏斗，放平遮住所有的孔，連接循環(huán)水泵和吸濾瓶的支管之間的橡皮管，開啟循環(huán)水泵，將被過濾的溶液小心緩慢倒入布氏漏斗中（布氏漏斗底部始終充滿液體），小心用玻璃釘擠壓固體，使液體充分被吸入吸濾瓶，除去吸濾瓶支管處和循環(huán)水泵連接的橡皮管，再關閉循環(huán)水泵。3、 過濾的儀器和裝置圖10. 重結(jié)晶抽濾裝置（八）熔點測定1、 熔點測定的儀器和裝置圖11. 熔點測定裝置2、熔點測定基本操作：樣品的填裝：取樣品0.10.2g的樣品，放在干凈的表面皿上，用玻璃棒研成粉末，

11、將毛細管的開口插入樣品堆中，使樣品擠入管內(nèi)，把開口端向上，通過一根直立于玻璃片的玻璃管，自由落下，重復以上操作幾次，直到樣品的高度在23mm為止。熔點測定的方法：1）粗測：先在快速加熱下，測定化合物的大概熔點；2）準確測定：冷卻熔點測定管的溫度下降低于熔點30，換一根熔點測定管，慢慢加熱，大約5/min，當熱浴溫度接近熔點約15，應該立即減緩加熱的速度，2/min；接近熔點時，0.5/min速度為好，觀察毛細管中樣品的變化，記錄樣品開始塌陷的溫度；開始融化的溫度和完全融化的溫度，以及樣品的顏色變化。（九）沸點測定：1、蒸餾方法：a、加料：通過長頸漏斗加入待蒸餾的液體；或沿著面對支管的燒瓶頸壁小

12、心加入，并加入止爆劑（碎磁片或沸石，人工沸石）；b、加熱：通入冷凝水（由下到上），小火加熱，再慢慢加熱使液體沸騰，調(diào)節(jié)火焰，使蒸餾的速度12滴/s，蒸餾過程中溫度計的讀數(shù)就是液體的沸點，讀數(shù)，維持原有的加熱速度，當不再有餾出液或溫度突然下降，就停止加熱。C、拆裝置：先停止加熱，再停止通冷凝水，從右向左，從上到下的順序。2、微量法：取一根內(nèi)徑34mm、長78cm的毛細管，用小火封閉一端，作為沸點測定的外管，放入待測定沸點的液體45滴，放入一根長89cm，內(nèi)徑1mm的上端封閉的毛細管，微量沸點測定管緊貼在溫度計水銀球的中心，并浸入液體，象熔點測定一樣加熱，由于氣體膨脹，管內(nèi)的氣體斷斷續(xù)續(xù)的小氣泡冒

13、出，達到樣品沸點時，將出現(xiàn)一連串的氣泡，停止加熱，溫度下降，氣泡溢出的速度下降，最后一個氣泡出現(xiàn)而浴縮回管內(nèi)的瞬間，即表示毛細管內(nèi)的氣壓和和大氣壓平衡，此時的溫度是液體的沸點。（十）折光率的測定：1、 折射儀的原理：折射原理。2、 折光率的測定的基本操作：1）將折射儀置于潔凈的桌面上，和電動恒溫水浴連接調(diào)節(jié)自己所需要的溫度，通常為20或25；2）將被測液體2-3d，均勻地置于磨沙面棱鏡上，關緊棱鏡，轉(zhuǎn)動反光鏡使光線進入；3）先輕輕轉(zhuǎn)動左面的刻度盤，并在右面的鏡筒內(nèi)找到明確分界線或彩色光帶，再轉(zhuǎn)動消色散鏡，使看到一條明顯的清晰的分界線；4）再轉(zhuǎn)動左邊的刻度盤，使分界線對準叉線的中心，讀數(shù)，記錄；

14、5）重復1-2次；6）迅速擦洗棱鏡。二、 分離和提純的定義1、分離：分離是將兩種或兩種以上的混合物中其中一種物質(zhì)分出的一種基本操作，一般被分出的物質(zhì)還含有少量的雜質(zhì)，需要進一步提純。具體可用以下公式表示：A， B：表示混合物，其中含有主要組分A和B；A（B）：表示主要組分A，其中含有少量雜質(zhì)B；B（A）：表示主要組分B，其中含有少量雜質(zhì)A；所以經(jīng)過簡單分離后可以得到A（B）和B（A），即主要組分A中含有少量雜質(zhì)B，主要組分B中含有少量雜質(zhì)A，只要再進一步提純A（B）和B（A），就可以得到純凈的化合物A和B。2、提純：一般是指把主要組分中含有少量雜質(zhì)除去，或進一步把主要組分分離得到純凈化合物的過

15、程?？梢允褂靡韵聢D示表示：A（B）：表示主要組分A，其中含有少量雜質(zhì)B；A 表示單一組分三、 分離的方法對于物質(zhì)在常溫常壓下的狀態(tài)不同，分離的方法也不相同，假設只有A，B兩種化合物組成的混合物，可以簡單分成以下幾種情況：（一）A（l）和B（s）即混合物中化合物A為液體，化合物B為固體。1、如AB不互相溶解，可以通過簡單的過濾的操作分離，即采用布氏漏斗和循環(huán)水泵，減壓抽濾，固體B留在布氏漏斗中的濾紙上，而液體A在抽濾瓶中，從而實現(xiàn)A（l）和B（s）的分離，具體的過程可以使用以下圖示表示：2、如AB互相溶解，可以通過簡單的蒸餾的操作分離，即采用蒸餾的方法將化合物A從化合物中蒸出，而B保留在殘液中，

16、從而實現(xiàn)A（l）和B（s）的分離，具體的過程可以使用以下圖示表示：（二）A（l）和B（l）即混合物中化合物A為液體，化合物B為液體。1、如AB不互相溶解，可以通過簡單的分液操作實現(xiàn)分離，即將混合物放入分液漏斗中，由于AB不互相溶解，在分液漏斗中分層，小心分出下層溶液，上層的溶液保留在分液漏斗中而實現(xiàn)分離。具體的過程可以使用以下圖示表示：2、如AB互相溶解，且沸點相差較大，至少相差30，可以通過簡單的蒸餾的操作分離，即采用蒸餾的方法將沸點較低的化合物從混合物中蒸出，而沸點較高的化合物保留在殘液中，從而實現(xiàn)A（l）和B（l）的分離，具體的過程可以使用以下圖示表示：3、如AB互相溶解，且沸點相差較小

17、，可以通過簡單的分餾的操作分離，即采用分餾的方法將沸點較低的化合物從混合物中蒸出，而沸點較高的化合物保留在殘液中，從而實現(xiàn)A（l）和B（l）的分離，具體的過程可以使用以下圖示表示：（三）A（s）和B（s）即混合物中化合物A為固體，化合物B也為固體。1、 A（s）和B（s）的極性相差很大，即可以利用化合物AB在同一種溶劑中的溶解度不同，通過重結(jié)晶方法，首先分離出溶解度較小的化合物，在除去溶劑得到另外一種物質(zhì)，具體的過程可以使用以下圖示表示：2、A（s）和B（s）的極性相差很小，只有通過柱層析的方法分離，根據(jù)化合物AB在同一種展開劑中的Rf值不同，Rf值較小的化合物首先被淋洗下來，Rf值較大的化合

18、物隨后出來，從而實現(xiàn)A（s）和B（s）的分離，具體的過程可以使用以下圖示表示：（四）分離通法只要化合物AB在同一種展開劑中的Rf值不同，一般AB為固體或沸點較高的液體，都可以通過柱層析的方法分離，Rf值較小的化合物首先被淋洗下來，Rf值較大的化合物隨后出來，從而實現(xiàn)A和B的分離，具體的過程可以使用以下圖示表示：四、 提純的方法1、液體液體的提純方法主要為蒸餾，對于沸點較低的化合物，通過普通的蒸餾的方法提純；對于沸點較高或在達到沸點容易分解的物質(zhì)，可以通過減壓蒸餾的方法提純，具體方法如下：2、固體固體化合物的提純方法主要為重結(jié)晶，即可以利用化合物AB在同一種溶劑中的溶解度不同，通過重結(jié)晶方法，首

19、先分離出溶解度較小的化合物，在除去溶劑得到另外一種物質(zhì)，具體的過程可以使用以下圖示表示：3、提純通法只要化合物AB在同一種展開劑中的Rf值不同，一般AB為固體或沸點較高的液體，都可以通過柱層析的方法分離，Rf值較小的化合物首先被淋洗下來，Rf值較大的化合物隨后出來，在整除溶劑從而實現(xiàn)A和B的分離，具體的過程可以使用以下圖示表示：五、分離和提純的設計思想簡單的混合物AB體系，為了實現(xiàn)化合物A和B的完全分離，實驗中通常通過使化合物A和B處于不同的相，例如A和B分別處于有機和無機相（水相），因為多數(shù)的有機化合物和水不互相溶解，從而實現(xiàn)A和B的絕對分離，但并不是所有的化合物都能夠?qū)崿F(xiàn)相的轉(zhuǎn)化，而且改變

20、以后，還要能夠順利再轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C相，既平時所說的A（有機）到B（無機）再到A（有機）的過程。具體過程如下所示：1、有機酸（包括羧酸，酚，硫醇）的分離：有機酸為酸性物質(zhì)，可以和堿反應，轉(zhuǎn)變成相映的有機酸鹽，可以溶解于水，從而轉(zhuǎn)變成無機相，分離后只要加入無機的酸酸化，即可有重新轉(zhuǎn)變成有機酸，具體流程如下：2、有機堿（胺）的分離有機堿為酸性物質(zhì)，可以和酸反應，轉(zhuǎn)變成相映的有機酸鹽，可以溶解于水，從而轉(zhuǎn)變成無機相，分離后只要加入無機的堿酸化，即可有重新轉(zhuǎn)變成有機堿，具體流程如下：3、醛的分離利用醛可以和飽和的亞硫酸氫鈉反應，生成羥基硫酸鹽（無機鹽），不溶解于飽和的亞硫酸氫鈉水溶液，通過簡單的過濾，分離后

21、加入無機酸酸化，即可有重新轉(zhuǎn)變成相應的醛。具體流程如下：六、分離和提純設計性實驗舉例例題1：分離和提純苯胺（l）和甲苯（l）例題2：分離和提純苯甲酸和甲苯例題3：如何分離和提純苯胺，甲苯，苯甲醛和苯甲酸七、化合物純度的檢驗（一）、熔點的測定：1、純凈化合物熔點的熔間距在0.5°C，實際20°C <m.p.<120 °C, 熔間距在1°C;120°C <m.p.<220 °C, 熔間距在2°C;220°C <m.p.<320 °C, 熔間距在3°C;2、已知化合

22、物的熔點可以和文獻值比較。（二）、沸點的測定1、 純凈化合物沸點范圍很小0.51°C；2、已知化合物的沸點可以和文獻值比較。（三）、折光率的測定：已知化合物的折光率可以和文獻值比較。（四）、旋光度的測定：已知化合物的旋光度可以和文獻值比較。（五）、TLC檢測TLC檢測后a：在紫外光（波長256nm和365nm）下觀察，顯示只有一個點；b：放入碘缸數(shù)分鐘后取出觀察，顯示只有一個點，則表明該物質(zhì)為純凈物。（六）、紅外光譜的測定通過紅外光譜和文獻的紅外光譜的數(shù)據(jù)比較，可以判斷化合物是否和已知化合物相同，特別是指紋區(qū)，如基本一致，還有其他峰出現(xiàn)，可能為雜質(zhì)峰，也可以初步判斷化合物的純度。（七

23、） 、核磁共振光譜的測定通過核磁共振光譜和文獻的核磁共振光譜的數(shù)據(jù)比較，可以判斷化合物是否和已知化合物相同，如基本一致，還有其他峰出現(xiàn)，可能為雜質(zhì)峰，也可以初步判斷化合物的純度。另外可以通過積分值判斷樣品的純度，如積分面積經(jīng)過換算以后，氫的數(shù)目遠遠小于1，而經(jīng)過重氫交換實驗，又不是活潑氫，可以判斷為雜質(zhì)峰。(八)、質(zhì)譜的測定通過質(zhì)譜和文獻的質(zhì)譜的數(shù)據(jù)比較，可以判斷化合物是否和已知化合物相同，特別是分子離子峰，如基本一致，還有其他峰出現(xiàn)，可能為雜質(zhì)峰，也可以初步判斷化合物的純度。（九）、元素分析的測定元素分析是檢驗化合物純度的最精確的方法，首先計算該化合物的分子式和每種元素的理論含量（%），和元

24、素分析儀測定值比較，在±3范圍內(nèi)可以判斷和理論值一致，可以判斷該物質(zhì)為純凈物。八、附錄附錄1.常用元素的原子量附錄2. 常用有機溶劑的常數(shù)序號名稱分子式分子量沸點折光率比重水溶性1無水乙醇C2H6O46.0778.51.36110.7893溶295%乙醇C2H6O46.0778.10.816溶3丙酮C3H6O58.0856.21.35880.7899溶4乙醚C4H10O74.1234.511.35260.7138微溶5甲醇CH4O3265.151.32880.7914溶6苯C6H678.1180.11.50110.8765不溶7甲苯C7H892.13110.61.49610.8669

25、不溶8乙酸乙酯C4H8O288.1077.061.37230.9003微溶9冰醋酸C2H4O260.05117.91.37181.0492溶10四氯化碳CCl4153.8476.541.46071.5940不溶11氯仿CHCl3119.3961.71.44591.4832不溶12二氯甲烷CH2Cl284.9440-411.42441.3255不溶13二氯乙烷C2H4Cl298.9683.41.44481.2531不溶14戊烷C5H1272.1536.11.35770.6264不溶15己烷C6H1486.17691.3750.660不溶16環(huán)己烷C6H1284.1680.71.42640.7781