實驗室常用分離技術(shù)原理及操作(編輯修改稿)
2025-02-17 14:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ， 但只要雜質(zhì)在總固體中占很小一部分 ，即可以用結(jié)晶法予以純化 。 雜質(zhì)含量少于 5％ 。 固體溶解度與溶劑的選擇：主要因素 溶解度： 理想的情況 — 被純化物質(zhì)在室溫時微溶于所選溶劑 ， 而在較高溫 度時卻相當易溶 。 溶 劑： 低溫和高溫溶解度都較低的溶劑或低溫高溫下溶解度都較大的溶 劑，均不適于結(jié)晶用；只有在溶解度斜率較大的溶劑才適合。 固體溶解度曲線 溶劑選擇 ： 進行結(jié)晶操作時的首要問題是選擇一種溶劑，使 待純化樣品具有我們所希望的溶解度性質(zhì)。 （ 1）理想的溶劑應(yīng)符合下列條件： A． 穩(wěn)定 該溶劑不與欲純化的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 。 如脂肪族鹵代烴類 ， 不宜用作堿性化合物重結(jié)晶溶劑 ， 易發(fā)生親核取代反應(yīng)；醇類不宜作為脂類重結(jié)晶的溶劑 （ 酯交換反應(yīng) ） ， 也不宜作氨基酸鹽酸鹽重結(jié)晶的溶劑（ 親核取代氨解反應(yīng) )。 B． 溶解度曲線有較大斜率 C． 對雜質(zhì)有更大溶解度 。 能把雜質(zhì)溶解而留在母液中 。 或?qū)﹄s質(zhì)有更小溶解度 ， 很少溶于熱溶劑中 。 D． 沸點不宜太高 沸點高 ， 溶劑附著于晶體表面不易除盡 。 另外 ， 沸點太高的溶劑 ， 固體在溶劑中熔融而不是溶解 ， 這種液體在冷卻時不會析出 ， 而是形成一種過冷的液體或過冷的油 。 即使溫度充分降低 ， 這種油將會固化 ， 而不成結(jié)晶 ， 呈無定型的固體或硬化物而得不到純化 。 在實驗中遇到油狀物是極難打交道的 ， 必須試圖更換溶劑 ， 再溶解 ， 得到結(jié)晶 。 （ 2） 溶劑選擇方法 A． 通常人們將少許待純化樣品用多種溶劑進行實驗 ， 借以選出一個供結(jié)晶所用的合適的溶劑 。 一般在試管規(guī)模進行實驗即可 。 進行樣品純化前 ， 進行這種嘗試是必要的 ， 以免溶劑的浪費和操作的麻煩 . 具體操作 ： 如將 ，用滴管逐滴加入溶劑同時不斷振搖試管，加入的溶劑約 1ml， 如已全部溶解，則該溶劑不能入選，因為試樣在該溶劑的溶解度太大；若加入 1ml溶劑后，試樣仍不溶解待加熱后才溶解，冷卻后有大量結(jié)晶析出者，則可選用作為重結(jié)晶溶劑；若加入 1ml后加熱后仍不溶解，后逐漸滴加溶劑，每次 ，直至 3ml后，樣品仍不溶解者，則不適用，因為溶解度太?。蝗粼?3ml內(nèi)，加熱溶解，冷卻后有大量結(jié)晶析出，可選用。 B． 對于已知的化合物 ， 可借鑒參考文獻選用合適溶劑 。 C． 未知的化合物在選取溶劑時 ， 根據(jù)化合物的結(jié)構(gòu)性質(zhì) ， 按照 “ 相似相溶 ” 的原則 ，按上述嘗試法實驗之 。 若溶質(zhì)極性很大，必須用極性較大的溶劑溶解。 若溶質(zhì)為非極性的，則需用非極性溶劑。 溶劑的極性在很大程度上取決于介電常數(shù)，可以通過查找與對比介電常數(shù)的大小選擇適當?shù)娜軇? D．若不能選出單一溶劑進行重結(jié)晶，則可應(yīng)用混合溶劑。 （ 二 ） 結(jié)晶與重結(jié)晶操作 1． 固體溶解 A． 按照溶劑選擇 ， 選用合適溶劑 。 B． 熱沸溶劑 ， 盡可能少的加入待純化樣品中 ， 使之大部分溶解 （ 不可加入溶劑后加熱溶解 ， 避免化合物分解 。 也不可溶劑沸騰后加入樣品 ， 暴沸危險 ） *當樣品較多 ， 溶劑較多時可安上回流管 ， 以避免溶劑揮發(fā) 。攪拌下加熱 ， 使之溶解 。 必要時添加少量溶劑 ， 每次加入量一定少 。 *若待純化物質(zhì)含有不溶或難溶雜質(zhì) ， 不要誤認為溶劑不夠 ，而加入過多溶劑 。 * 若分不清是雜質(zhì)還是樣品，則寧愿將其濾掉。在這過程中若需要脫色，可以提前加入活性炭，且不可在溶液沸騰后加入，否則產(chǎn)生強烈瀑沸，危險！ 2． 趁熱過濾 制備好的熱溶液必須經(jīng)過熱過濾除去不溶雜質(zhì)，以避免在過濾中溫度下降，在濾器上析出結(jié)晶。若某物質(zhì)非常易結(jié)晶析出，寧可將溶液配的稀一些，過濾后可再濃縮之。 3． 結(jié)晶析出及濾集 （ 1） 結(jié)晶 將濾液放置 ， 慢慢冷卻 ， 有較大結(jié)晶析出 。 大晶體內(nèi)包含雜質(zhì)也較多 。 驟冷或攪動將會影響結(jié)晶的形成 ， 使晶體變小 。 小晶體包含雜質(zhì)較少 ， 但其表面大 ， 吸附于表面的雜質(zhì)和母液較多 。 為得到較純物質(zhì)往往進行二次三次重結(jié)晶 ， 可得到均勻而較好的晶體 。 若冷卻后的溶液仍無結(jié)晶 ， 可通過下列方法誘發(fā)結(jié)晶： A. 用玻棒摩擦瓶壁 。 B. 加入少量晶種 ， 使結(jié)晶析出 。 這一操作稱之為 “ 種晶 ” 。 實驗室沒有這種結(jié)晶 ， 可以自己制備 ， 其方法為： 取數(shù)滴過飽和溶液于一小滴管中 ， 旋轉(zhuǎn)之 ， 使該溶液在試管壁形成一薄膜 ， 然后將此試管放入冷卻劑中 ， 形成少量結(jié)晶作為 “ 晶種 ” 。 也可以取一滴過飽和溶液于表面皿上 ， 使溶劑揮發(fā)得到晶種 。 C. 冰箱中放置較長時間。 (2) 結(jié)晶的濾集與洗滌： 用減壓過濾裝置過濾 ， 收集結(jié)晶 。 甁壁殘留結(jié)晶 ， 應(yīng)先用母液轉(zhuǎn)移結(jié)晶 ， 抽干 。 減去負壓后 ， 用 冷的新的溶劑 洗滌結(jié)晶 ， 輕輕攪動之 ， 以清除表面吸附的雜質(zhì)和母液 ， 然后迅速抽干 。 4． 結(jié)晶的干燥 （ 1） 最常用的結(jié)晶干燥法為：將結(jié)晶置于表面皿上或蒸發(fā)皿上風干 。 優(yōu)點 ：不需加熱 ， 減少分解或熔化 。 缺點 : 暴露于空氣中易吸濕潮解 ， 易氧化 。 （ 2） 烘箱烘干 。 對熱穩(wěn)定 ， 烘干溫度不可超過化合物熔點 。 （ 3） 真空干燥： 真空干燥器 （ 不需加熱 ， 不暴露于空氣中 ， 抽真空 ） 真空干燥箱 （ 需加熱 ， 不可很高溫度 ， 抽真空干燥之 ） 易升華物不可取 。 5． 脫色 粗制的有機化合物常包含有色雜質(zhì) ， 重結(jié)晶時雜質(zhì)雖可溶于溶劑 ， 但仍有部分被結(jié)晶吸收 ， 因此時常會得到有色產(chǎn)物 。 另外在溶液中存在少量樹脂狀物質(zhì)或極細的不溶物 。 雖然經(jīng)過過濾仍有混濁狀 ， 即不能用簡單過濾方法除去 。 如果在溶液中加入少量脫色劑 （ 活性炭 、 氧化鋁 、 活性白土 ）煮沸 5－ 10分鐘 ， 活性炭可吸附色素或樹脂
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