《有機(jī)物的分離與提純》完整32941ppt課件

.,第二章有機(jī)物的分離與提純第一節(jié)簡單混合物的分離,.,在工廠、實(shí)驗(yàn)室中一般需要完成對有機(jī)化合物的鑒定和對原料、中間體及產(chǎn)品主要成分的測定等工作。但這些工作往往需要化學(xué)分析和儀器分析法相結(jié)合來進(jìn)行的。由于采用儀器分析來測定樣品的結(jié)構(gòu)時，樣品必須是純樣，這就有一個對樣品進(jìn)行分離提純的問題。,.,2.觀察其樣品的物理狀態(tài)。對于液體樣品，觀察其是否分層，是否有懸浮物或沉淀物，有何氣味和顏色。對固體樣品，應(yīng)采用顯微鏡觀察混合物的晶型，是否有顏色差異，并嗅其氣味。,1.了解樣品的來源、用途。,一、混合物分離的一般程序,.,有一未知液體，有愉快香味，溶于水、乙醚；灼燒火焰亮黃色；沸點(diǎn)55565，與2，4二硝基苯肼生成黃色沉淀。其沉淀經(jīng)過濾、干燥，測熔點(diǎn)為148，試確定此化合物。分析：溶于水、乙醚，是低分子極性化合物?；鹧媪咙S色，含有氧元素。,實(shí)例1,.,具有香味，是低分子醇醛酮（非酯類化合物，酯類化合物不溶于水）。能與2，4二硝基苯肼生成黃色沉淀，是醛或酮。沸點(diǎn)55565查文獻(xiàn)，與丙酮沸點(diǎn)接近。而丙酮的2，4二硝基苯肼衍生物熔點(diǎn)148149。故該化合物是丙酮。,.,4.液體混合物的含水試驗(yàn)。,3.灼燒實(shí)驗(yàn)。有無氣體；火焰顏色及是否有煙；有無殘渣殘留,一、混合物分離的一般程序,5.液體混合物的揮發(fā)性試驗(yàn),6.溶解性試驗(yàn)（對固體混合物尤為重要）用于檢驗(yàn)混合物溶解性的試劑：水、乙醚、5%鹽酸溶液和5%氫氧化鈉溶液,.,8.官能團(tuán)的檢測。用高錳酸鉀試驗(yàn)（不飽和度及氧化性）2，4-二硝基苯肼實(shí)驗(yàn)（醛酮的鑒別）三氯化鐵溶液試驗(yàn)（顯色反應(yīng)）飽和溴水溶液試驗(yàn),7.元素定性分析。對于無水樣品可采用鈉熔法試驗(yàn)，鑒定氮、硫及鹵素；對于水溶液可直接檢驗(yàn)硫酸根和鹵離子,.,歸納總結(jié)：對于液體混合物，最重要的是揮發(fā)性試驗(yàn)和溶解性試驗(yàn)；對于固體混合物，最重要的是溶解性試驗(yàn)。,.,分離和提純物質(zhì)時要注意:,(2)方法：雜轉(zhuǎn)純、雜變沉、化為氣、溶劑分,(1)原則：不增、不減、易分、復(fù)原,二、混合物的分離的常用方法主要有物理方法，也有化學(xué)方法。,.,分離和提純有什么不同？,分離是通過適當(dāng)?shù)姆椒?，把混合物中的幾種物質(zhì)分開，每一組分都要保留下來，且不能使原有各組分的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。,提純指保留混合物中的某一主要組分，把其余雜質(zhì)通過一定方法都除去。,.,？你知道嗎,回顧一下，你學(xué)過哪些有關(guān)混合物的分離的方法？如何應(yīng)用這些方法分離混合物？,原理：利用組分的溶解性差異，將液體和不溶于液體的固體分離開來。,、過濾,實(shí)驗(yàn)用品：漏斗、濾紙、鐵架臺（鐵圈）、燒杯、玻璃棒。（圖1）,.,注意：一貼、二低、三靠.,（圖1）,一貼:濾紙緊貼漏斗壁。二低:濾紙上沿低于漏斗口,溶液液面低于濾紙上沿。三靠:漏斗頸下端緊靠承接濾液的燒杯的內(nèi)壁,引流的玻璃棒下端輕靠濾紙三層一側(cè);盛待過濾的燒杯的嘴部靠在玻璃棒的中下部。,.,、蒸發(fā),原理：利用加熱的方法，使溶液中溶劑不斷揮發(fā)而析出溶質(zhì)（晶體）的過程。,實(shí)驗(yàn)用品：蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈、鐵架臺（鐵圈）,操作注意事項(xiàng)：,、蒸發(fā)皿中的液體不能超過其容積的2/3。,、當(dāng)出現(xiàn)大量固體時，應(yīng)停止加熱用余熱蒸干。,、不能把熱的蒸發(fā)皿直接放在實(shí)驗(yàn)臺上，應(yīng)墊上石棉網(wǎng)。,.,混合物的性質(zhì)與分離方法之間有什么關(guān)系？,結(jié)論：不同的分離方法都有一定的適用范圍，要根據(jù)不同混合物的性質(zhì)來選擇合適的分離方法進(jìn)行分離。,.,交流與討論,請根據(jù)要求設(shè)計分離和提純下列物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方案，并將你的方案與同學(xué)交流討論。,已知Mg(OH)2難溶于水，BaSO4既難溶于水又難溶于酸，BaCO3難溶于水，但可溶于鹽酸。現(xiàn)有含Na2SO4、MgCl2和泥沙的粗食鹽，請設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，由粗食鹽提純NaCl。,提示：Mg(OH)2比MgCO3更難溶,.,（除去Mg2+）,（除沉淀）,（除去CO32-和OH-）,.,上述加入試劑的先后順序還可設(shè)計為：,BaCl2NaOHNa2CO3HCl,關(guān)鍵是Na2CO3溶液要在BaCl2溶液之后，而稀HCl必須在最后加。,思路,NaOHBaCl2Na2CO3HCl,.,實(shí)驗(yàn)方案：(具體實(shí)驗(yàn)步驟）,、將粗食鹽加水使之溶解。（溶解）,、將步驟(1)所得混合物進(jìn)行過濾。（過濾）,、向(2)所得濾液加入過量BaCl2溶液到沉淀不再增加為止，靜置沉降。（除SO42-）,、向(3)所得的上層清液加入過量Na2CO3溶液，直至沉淀不再生成為止，靜置沉降。（除Ba2+）,、向(4)所得上層清液加入過量的NaOH溶液，直至沉淀不再生成，靜置沉降。（除Mg2+）,、將(5)所得混合物過濾，往濾液中加入稍過量的稀HCl至不再產(chǎn)生氣泡。（除OH-、CO32-）,、將(6)所得溶液加熱蒸發(fā)。（除HCl）,.,結(jié)晶是分離和提純固體混合物的一種方法。它適用于可溶性物質(zhì)的混合物，且混合物中一種物質(zhì)的溶解度受溫度影響變化較大，而另一種物質(zhì)溶解度受溫度影響變化不大的混合物的分離和提純。,3.結(jié)晶或重結(jié)晶：,.,現(xiàn)有KCl和KNO3的固體混合物50g，其中KCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10，請設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案提純KNO3。,交流與討論,提示：100攝氏度是KNO3的溶解度是246g；KCL的溶解度是56.7g；20攝氏度KNO3的溶解度31.6g；KCL的溶解度34.0g。,.,實(shí)驗(yàn)方案：,、溶解：將50g混合物放入燒杯中，加入約18.3mL100的熱水，使固體完全溶解。,、降溫結(jié)晶：將(1)所得溶液放在實(shí)驗(yàn)臺上自然冷卻到不再有固體析出。,3、過濾：將(2)所得混合物進(jìn)行過濾，濾紙上的晶體即為較純凈的KNO3（不用洗滌）,、重結(jié)晶：將若需要更純凈的KNO3晶體，可將(3)中所得晶體再結(jié)晶重復(fù)(1)-(3)操作一次。,.,萃取,利用溶質(zhì)在溶劑中溶解度的不同，用一種溶劑把易溶組分從原來溶液中提取出來的方法,萃取劑的選擇條件：1、萃取劑與原溶劑不混溶、不反應(yīng)2、溶質(zhì)在萃取劑中有較大的溶解度3、溶質(zhì)不與萃取劑發(fā)生任何反應(yīng),.,分液：分離互不相溶的液體,操作注意：充分振蕩，適當(dāng)放氣，充分靜止，然后分液；分液時保持漏斗內(nèi)與大氣壓一致；下層溶液下口出，上層溶液上口出。,.,分液,.,層析:據(jù)混合物中各物質(zhì)被吸附性能的不同，把它們?nèi)芙庠谀橙軇┲校詫游龅姆椒ㄟM(jìn)行分離,.,利用各組分沸點(diǎn)不同，將液態(tài)混合物分離和提純的方法,蒸餾,投放沸石或瓷片,溫度計水銀球處于支管口處,水，下入上出,操作注意：、加入碎瓷片、水銀球的位置、全程嚴(yán)格控制好溫度,酒精和水的混合物能否用蒸餾分離？先蒸餾出來的是什么？,用蒸餾原理進(jìn)行多種混合液體的分離,叫分餾,溶液體積不超過燒瓶體積1/2,.,利用各組分沸點(diǎn)不同，將液態(tài)混合物分離和提純的方法,蒸餾,蒸餾常采用哪些方法？,普通蒸餾（水浴蒸餾）對于沸點(diǎn)低于100且兩有機(jī)組分的沸點(diǎn)相差大于30且無共沸現(xiàn)象，可采用分餾或普通蒸餾將其中易揮發(fā)組分蒸出。,實(shí)例：乙醚萃取苯乙酮的萃取液的分離。,.,.,第二節(jié)色譜法,色譜法（又稱層析法），是一種物理的分離方法。色譜法總有兩個相，一個固定相和一個流動相，因?yàn)榱鲃酉嗟牧鲃右约案鞒煞衷趦上嘀械男再|(zhì)的差別而得到分離。薄層色譜法和紙色普法，是色譜法中應(yīng)用最普遍的方法，其特點(diǎn)：分離速度快、效率高、適用性強(qiáng)、操作簡便。在植物成分研究、生物化學(xué)、藥物化學(xué)、衛(wèi)生化學(xué)、毒物檢驗(yàn)中廣泛用來分離、精制和鑒定化學(xué)物質(zhì)等。,.,色層分析法總是由一種流動相，帶著被分離的物質(zhì)，流經(jīng)固定相。從而使試樣中的各組份分離。,.,.,按層析的機(jī)理分為：吸附層析、分配層析、離子交換層析和凝膠層析。按分離的操作形式不同可分為：柱層析法、紙層析法和薄層層析法。本節(jié)重點(diǎn)介紹紙層析法和薄層層析法。,.,(一)基本原理紙上層析的操作是在一張濾紙(層析紙)上，一端點(diǎn)上欲分離的試液，然后把層析紙懸掛于層析筒內(nèi)，如圖4-2所示。使展開劑(流動相)從試液斑點(diǎn)一端，通過毛細(xì)管虹吸作用，慢慢沿著紙條流向另一端，從而使試樣中的混合物得到分離。如果欲分離物質(zhì)是有色的，在紙上可以看到各組份的色斑；如為無色物質(zhì)，可用其它物理的或化學(xué)的方法使它們顯出斑點(diǎn)來。,一、紙層色譜法,.,紙上層析是一種分配層析，以濾紙作為支持劑，濾紙纖維素吸附著的水分為固定相。試樣經(jīng)層析后，常用比移值Rf來表示各組份在層析譜中的位置。,.,Rf=01之間。Rf值最大等于1，即該組份隨展開劑上升至溶劑前緣，表示溶質(zhì)不進(jìn)入固定相。Rf值最小等于0，即該組份不隨展開劑移動，仍在原點(diǎn)位置。,.,(二)層析條件的選擇1層析紙的選擇和處理(1)要求濾紙質(zhì)地均勻。(2)濾紙要純凈，；不含影響展開效果的雜質(zhì)；也不應(yīng)與所用顯色劑起作用。(3)濾紙對溶劑的滲透速度適宜,.,2，展開劑的選擇(1)溶劑系統(tǒng)與被分離物質(zhì)之間不應(yīng)起化學(xué)反應(yīng)。(2)物質(zhì)在溶劑系統(tǒng)中的分配系數(shù)最好不受或少受溫度變化的影響，并在兩相中的分配能迅速達(dá)到平衡。這樣易于得到圓形斑點(diǎn)。(3)揮發(fā)性較好，使濾紙在展開后易于干燥。(4)被分離物質(zhì)在該溶劑系統(tǒng)中Rf值應(yīng)在0.10.85之間。兩個被分離物質(zhì)的Rf值之差應(yīng)大于0.05。,.,一般不使用單一有機(jī)溶劑作展開劑，多采用水飽和的一種或幾種有機(jī)溶劑作展開劑。紙層析條件的選擇最終還必須通過實(shí)踐來決定。,.,(三)操作方法紙上層析法的過程，主要有五個步驟：1點(diǎn)樣將試樣溶于乙醇、丙酮、氯仿等易揮發(fā)的溶劑中，配成一定濃度的試液。若為液體試樣，一般可直接點(diǎn)樣。,.,2展開按層析紙的大小、形狀，選用合適密閉容器。圖4-4為層析裝置,.,3顯色展層后，取出層析紙，畫好溶劑前緣標(biāo)記。有些物質(zhì)可以在紫外光下觀察熒光或紫外吸收斑點(diǎn),則不必使用顯色劑。,.,4定性分析在一定的操作條件下，每種物質(zhì)都有一定的Rf值，測量Rf值與手冊對照。5定量分析(1)剪洗法：(2)標(biāo)準(zhǔn)系列法：(3)直接比色：,.,二、薄層層析法又稱薄板層析法，把吸附劑均勻地鋪在一塊玻璃板或塑料板上形成薄層，在此薄層上進(jìn)行色層分離，故稱為薄層層析。因?yàn)閷游鍪窃诒游絼┥线M(jìn)行，所以也稱為吸附薄層層析法。,.,優(yōu)點(diǎn)：(1)快速、展開時間短。(2)分離能力強(qiáng)：斑點(diǎn)小而清晰。(3)靈敏度高：能檢出幾微克至幾十微克的物質(zhì)，比紙層析靈敏10100倍。(4)顯色方便，能直接噴灑腐蝕性的顯色劑，如濃硫酸等?？梢愿邷刈茻?5)應(yīng)用面廣：可用于微量成分的分析，也可作制備層析。,.,(二)層析條件的選擇吸附劑和展開劑的選擇是薄層層析分離能否獲得成功的關(guān)鍵。必須根據(jù)欲分離物質(zhì)的性質(zhì)適當(dāng)?shù)倪x擇使用。1吸附劑的選擇吸附劑一般應(yīng)為粒度均勻的細(xì)小顆粒；具有較大的表面積和一定的吸附能力，與被分離物和展開劑不起化學(xué)反應(yīng)，也不溶于展開劑中。,.,2常用的吸附劑(1)氧化鋁：(2)硅膠：另外，還有硅藻土(硅藻土G、硅藻土GF254)、聚酰胺、纖維素等。,.,3展開劑的選擇薄層層析所用展開劑主要是低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑，一般使用23種組分的多元溶劑系統(tǒng)。在選擇展開劑時，應(yīng)根據(jù)展開劑的極性、被測物的極性及吸附劑的活性三個方面來考慮。三角圖形法可作為一個初步估計的方法。見圖4-7。,.,.,通過試驗(yàn)選擇展開劑，常用下面兩種方法：(1)微量圓環(huán)法（見圖4-8）；(2)載玻片法。,.,(三)操作方法薄層層析法的過程，主要有六個步驟：1、制薄層板(1)軟板的制備：(2)硬板的制備：涂板方法:傾注法；刮層法；涂鋪器鋪層法。（3）活化：涂好的薄層板要進(jìn)行活化。,.,表4-6濕法制板方法及活化條件,.,2點(diǎn)樣將試樣用適當(dāng)?shù)娜軇?般用乙醇、丙酮、氯仿等，不宜用水)溶解，制成0.51的試液。點(diǎn)樣量要根據(jù)薄層厚度、試樣和吸附劑性質(zhì)、顯色劑的靈敏度以及定量測定的方法等，通過試驗(yàn)來確定。,.,3展開和紙層析相似，薄層層析在密閉的層析缸中，用上行法、下行法或近水平法展開。,.,4顯色常用的顯色方法有三類，在紫外光下觀察、以蒸氣熏蒸顯色、以及噴以各種顯色劑。,.,5定性分析顯色后可以根據(jù)各個斑點(diǎn)在薄層上的位置計算出Rf值，然后與文獻(xiàn)記載的Rf值比較以鑒定物質(zhì)。但是薄層層析Rf值的影響因素很多，重現(xiàn)性較差，文獻(xiàn)上查到的Rf值只能供參考。,.,6定量分析（1）目視比較半定量法：（2）洗脫法,.,薄層層析的定量測定,展開后，薄層分離所得斑點(diǎn)中化合物可進(jìn)一步定量，其測定方法可分為兩大類：一類為洗脫測定法，將所需測定的斑點(diǎn)中的組分用適當(dāng)溶劑洗脫，再選用適當(dāng)方法定量；另一類為直接測定法，色譜分離后，直接用肉眼觀察比較或用儀器掃描斑點(diǎn)而測定其含量。,.,1洗脫測定法,1斑點(diǎn)的定位2斑點(diǎn)的洗脫:用吸集器將斑點(diǎn)位置的吸附吸下，然后用洗脫溶劑洗脫。3測定(1)紫外分光光度法：洗脫液調(diào)整至一定體積，在此化合物最大吸收波長處測定。同時把樣品斑點(diǎn)相應(yīng)位置薄層吸附劑同樣取下做空白對照,.,(2)比色法：選擇靈敏度高、專屬性好的比色反應(yīng)測定化合物含量，是比較常用的方法。(3)其它方法：極譜、庫侖滴定、熒光測定等。,.,吸集器及減壓洗脫裝置,吸集器,減壓洗脫,.,2直接測定法,1目測法樣品經(jīng)色譜分離后，直接觀察所得斑點(diǎn)的大小和顏色的深淺，并與標(biāo)準(zhǔn)品在相同條件下展開所得到的一系列已知不