《有機物的分離與提純》 (2)ppt課件

1、1,第二章有機物的分離與提純 第一節(jié)簡單混合物的分離,2,在工廠、實驗室中一般需要完成對有機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行分離提純的問題。,3,2. 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,4,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5556

2、5，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。 火焰亮黃色 ， 含有氧元素。,實 例 1,5,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5556 5 查文獻，與丙酮沸點接近。而丙酮的2，4二硝 基苯肼衍生物熔點148149 。 故該化合物是丙酮。,6,4. 液體混合物的含水試驗。,3. 灼燒實驗。 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,6. 溶解性試驗（對固體混合物

3、尤為重要） 用于檢驗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,7,8. 官能團的檢測。 用高錳酸鉀試驗（不飽和度及氧化性） 2，4-二硝基苯肼實驗（醛酮的鑒別） 三氯化鐵溶液試驗（顯色反應(yīng)） 飽和溴水溶液試驗,7. 元素定性分析。 對于無水樣品可采用鈉熔法試驗，鑒定氮、硫及鹵素； 對于水溶液可直接檢驗硫酸根和鹵離子,8,歸納總結(jié)： 對于液體混合物，最重要的是揮發(fā)性試驗和溶解性試驗； 對于固體混合物，最重要的是溶解性試驗。,9,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

4、方法，也有化學(xué)方法。,10,分離和提純有什么不同？,分離 是通過適當?shù)姆椒ǎ鸦旌衔镏械膸追N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。,11,？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,實驗用品：漏斗、濾紙、鐵架臺（鐵圈）、燒杯、玻璃棒。 （圖1）,12,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

5、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。,13,、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。,實驗用品：蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈、鐵架臺（鐵圈）,操作注意事項：,、蒸發(fā)皿中的液體不能超過其容積的2/3。,、當出現(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)皿直接放在實驗臺上，應(yīng)墊上石棉網(wǎng)。,14,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行分離。,15,交流與討論,請根據(jù)要求設(shè)計分離和提純下列物質(zhì)的實驗方案，并將你的方案與同學(xué)交流討

6、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?，F(xiàn)有含Na2SO4、MgCl2和泥沙的粗食鹽，請設(shè)計實驗方案，由粗食鹽提純NaCl。,提示： Mg(OH)2比MgCO3更難溶,16,（除去Mg2+）,（除沉淀）,（除去CO32-和OH-）,17,上述加入試劑的先后順序還可設(shè)計為：,BaCl2 NaOH Na2CO3 HCl,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,NaOH BaCl2 Na2CO3 HCl,18,實驗方案：(具體實驗步驟）,、將粗食鹽加水使之溶解。（溶解）,、將步驟(1)所得混合物進行過濾

7、。（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）,19,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

8、。,3. 結(jié)晶或重結(jié)晶：,20,現(xiàn)有KCl和KNO3的固體混合物50g，其中KCl的質(zhì)量分數(shù)為10，請設(shè)計實驗方案提純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 。,21,實驗方案：,、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)所得溶液放在實驗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

9、(3)中所得晶體再結(jié)晶重復(fù)(1)-(3)操作一次。,22,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),23,分液：分離互不相溶的液體,操作注意： 充分振蕩，適當放氣，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。,24,分液,25,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┲?，以層析的方法進行分離,26,利用各組分沸點不同，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

10、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1/2,27,利用各組分沸點不同，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）對于沸點低于100且兩有機組分的沸點相差大于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。,實例：乙醚萃取苯乙酮的萃取液的分離。,29,30,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，因為流動相的

11、流動以及各成分在兩相中的性質(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：分離速度快、效率高、適用性強、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)、毒物檢驗中廣泛用來分離、精制和鑒定化學(xué)物質(zhì)等。,31,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。,32,33,按層析的機理分為：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)重點介紹紙層析法和薄層層析法。,34,(一)基本原理 紙上層析的操作是在一張濾紙(層析紙)上，一端點上欲分離的試液，然后把層

12、析紙懸掛于層析筒內(nèi)，如圖4-2所示。使展開劑(流動相)從試液斑點一端，通過毛細管虹吸作用，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來。,一、紙層色譜法,35,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。,36,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，仍在原點位置。,37,(二)層析條件的選擇 1層析

13、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,38,2，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到平衡。這樣易于得到圓形斑點。 (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。,39,一般不使用單一有機溶劑作展開劑，多采用水飽和的一種或幾種有機溶劑作展開劑。 紙層析條件的選擇最終還必須通過實踐

14、來決定。,40,(三)操作方法 紙上層析法的過程，主要有五個步驟： 1點樣 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，一般可直接點樣。,41,2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,42,3顯色 展層后，取出層析紙，畫好溶劑前緣標記。 有些物質(zhì)可以在紫外光下觀察熒光或紫外吸收斑點,則不必使用顯色劑。,43,4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)標準系列法： (3)直接比色：,44,二、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

15、成薄層，在此薄層上進行色層分離，故稱為薄層層析。因為層析是在薄層吸附劑上進行，所以也稱為吸附薄層層析法。,45,優(yōu)點： (1)快速、展開時間短。 (2)分離能力強：斑點小而清晰。 (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。,46,(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?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

16、展開劑不起化學(xué)反應(yīng)，也不溶于展開劑中。,47,2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。,48,3展開劑的選擇 薄層層析所用展開劑主要是低沸點的有機溶劑，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。,49,50,通過試驗選擇展開劑，常用下面兩種方法： (1)微量圓環(huán)法（見圖4-8）； (2)載玻片法。,51,(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

17、備： 涂板方法:傾注法；刮層法；涂鋪器鋪層法。 （3）活化：涂好的薄層板要進行活化。,52,表4-6 濕法制板方法及活化條件,53,2點樣 將試樣用適當?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，通過試驗來確定。,54,3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。,55,4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。,56,5定性分析 顯色后可以根據(jù)各個斑點在薄層上的位置計算出Rf值，然后與文獻記載的Rf值比較以鑒定物質(zhì)。

18、但是薄層層析Rf值的影響因素很多，重現(xiàn)性較差，文獻上查到的Rf值只能供參考。,57,6定量分析 （1）目視比較半定量法： （2）洗脫法,58,薄層層析的定量測定,展開后，薄層分離所得斑點中化合物可進一步定量 ，其測定方法可分為兩大類： 一類為洗脫測定法，將所需測定的斑點中的組分用適當溶劑洗脫，再選用適當方法定量； 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而測定其含量。,59,1 洗脫測定法,1 斑點的定位 2 斑點的洗脫:用吸集器將斑點位置的吸附吸下，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。同時把樣品斑點相應(yīng)位置薄層吸附劑同樣取下做空白對照,60,(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。,61,吸集器及減壓洗脫裝置,吸集器,減壓洗脫,62,2 直接測定法,1 目測法 樣品經(jīng)色譜分離后，直接觀察所得斑點的大小和顏 色的深淺，并與標準品在相同條件下展開所得到的一系列 已知不同濃度的標準斑