重结晶及过滤

1、实验三 重结晶及过滤Experiment 3 Recrystallization and filtration教学目的 1、了解重结晶法原理，初步学会用重结晶法提纯固体有机化合物。2、掌握抽滤、热过滤操作和滤纸的折叠、放置方法。教学重点 重结晶的原理及操作教学方式 讲述和演示教学内容 一、实验原理 固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。一般是温度升高，溶解度增大。若把固体溶解在热的溶剂中达到饱和，冷却时即由于溶解度降低，溶液变成过饱和而析出晶体。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出。而让杂质全部或大部分仍留在溶液中（若在溶剂中的溶解度极小，则配成饱和

2、溶液后被过滤除去），从而达到提纯目的。B在此溶剂中的溶解度分别为SA和SB，通常存在下列三种情况：（1）室温下杂质较易溶解（SB>SA）。设在室温下SB2.5克/100ml，SA0.5克/100ml，如果A在此沸腾溶剂中的溶解度为9.5克/100ml，则使用100ml溶剂即可使混合物在沸腾时全溶。若将此滤液冷却至室温时可析出A9g（不考虑操作上的损失）而B仍留在母液中，A损失很小，即被提纯物回收率达到94。如果A在此沸腾溶剂中的溶解度为47.5克/100ml，则只要使用20ml溶剂即可使混合物在沸腾时全溶，这时滤液可析出A9.4克，B仍可留在母液中，被提纯物的回收率高达99。由此可见，如

3、果杂质在冷时的溶解度大而产物在冷时的溶解度小，或溶剂对产物的溶解性能随温度的变化大，这两方面都有利于提高回收率。（2）杂质较难溶解（SB<SA）。设在室温下SB0.5克/100ml，SA2.5克/100ml，A在此沸腾溶剂中的溶解度仍为9.5克/（3）两者溶解度相等（SA=SB）。设在室温下皆为2.5克/100ml，若也用100ml溶剂重结晶，仍可得到纯A7克。但如果这时杂质含量很多，则用重结晶分离产物就比较困难。在A和B含量相等时，重结晶就不能用来分离产物了。从上述讨论总可以看出，在任何情况下，杂志的含量过多都是不利的（杂质太多还会影响结晶速度，甚至妨碍结晶的生成）。一般重结晶只适用于

4、纯化杂质含量在5以下的固体有机混合物。二、重结晶溶剂的选择在进行重结晶时，选择理想的溶剂是一个关键，理想的溶剂必须具备下列条件：（1）不与被提纯物质起化学反应 （2）在较高温度时能溶解多量的被提纯物质；而在室温或更低温度时只能溶解很少量（3）对杂质的溶解度非常大或者非常小（前一种情况是使杂质留在母液中不随被提纯物晶体一同析出；后一种情况是使杂质在热过滤时被滤去）（4）容易挥发（溶剂的沸点较低），易与结晶分离除去（5）能给出较好的结晶（6）无毒或毒性很小，便于操作（7）价格低廉溶剂的选择一般遵循“相似相溶”的原理。三、实验仪器及药品仪器：吸滤瓶、布氏漏斗、锥形瓶药品：乙酰苯胺（粗乙酰苯胺在水中的

5、溶解度：100为5.5g/100mL; 0为0.53g/100mL） 四、重结晶的具体操作步骤1、 溶解 把5克粗产品溶于热溶剂（水）中，制成饱和溶液。问（1）为什么选择锥形瓶作为容器？瓶口较窄，溶剂不宜挥发，便于摇动，促进固体物质溶解。（本实验选用溶剂为水，因为水的挥发性不大，可省去回流装置）。注意事项：（1）溶剂量的多少，要同时考虑两个因素。溶剂少则收率高，但可能给热过滤带来麻烦，并可能造成更大的损失；溶剂多，显然会影响回收率。故两者应综合考虑。一般可比需要量多加20左右的溶剂（有的教科书上认为一般可比需要量多20100的溶剂）。（2）可以在溶剂沸点温度时溶解固体，但必须注意实际操作温度是

6、多少，否则会因实际操作时，被提纯物晶体大量析出。但对某些晶体析出不敏感的被提纯物，可考虑在溶剂沸点时溶解成饱和溶液，故因具体情况决定，不能一概而论。例如，本次实验在100时配成饱和溶液，而热过滤操作温度不可能是100，可能是80？也可能是90？那么在考虑加多少溶剂时，应同时考虑热过滤的实际操作温度。（3）为了避免溶剂挥发及可燃性溶剂着火或有毒溶剂中毒，应在锥形瓶上装置回流冷凝管，添加溶剂可从冷凝管的上端加入。2、 趁热过滤（除去不溶性杂质）如含有不溶性杂质时，趁热过滤掉，有颜色时，先加活性炭脱色，用量为样品重的1%-5%，一药匙足够。禁止往沸腾的液体中加活性炭，否则会暴沸溢出。趁热过滤是为了防

7、止在过滤过程中，由于温度的降低而在滤纸上析出结晶。为了保持滤液的温度使过滤过程尽快完成，一选用热水漏斗（保温漏斗），二、无颈漏斗(或短颈粗玻璃漏斗)三、折叠滤纸（菊花滤纸）。问 趁热过滤时，为什么选用无颈漏斗？以免样品在颈部析出结晶，影响操作。 问 使用折叠滤纸的好处？增大接触面积，有利于热的溶液快速流下。过滤前用少量溶剂润湿滤纸，避免干滤纸在过滤时因吸附溶剂而使结晶析出。注意事项：（1）若为易燃溶剂，则应防止着火或防止溶剂挥发。（2）应注意滤纸的折叠方法及操作要领（包括漏斗的预热、滤纸的热水润湿等）。3、 晶体的析出（1）收集热的滤液，室温下慢慢静置结晶，待有晶体析出时，再用冷水或冰水充分冷

8、却。太快析出的晶体颗粒很细，可能会含有杂质，故不要快速冷却，也不要搅动滤液。当发现大晶体正在形成时，轻轻摇动，使之形成较均匀的小晶体。因为晶体颗粒太大，在晶体中会夹杂母液，难于干燥。（2）若冷却仍无结晶，可以利用加晶种和用玻璃棒刮擦容器内壁的方法诱发结晶。（3）有时从溶液中析出地为油状物，虽然该油状物经长时间静置或足够冷却后也可固化，但这样的固体往往含有较多的杂质（杂质在油状物中常较在溶剂中的溶解度大；其次，析出的固体中还包含一些母液）。用大量溶剂稀释，虽可防止油状物生成，但结晶产物大量损失。这时可将析出油状物的溶液重新加热溶解，然后慢慢冷却，当油状物析出时便剧烈搅拌混合物，使油状物在均匀分散

9、的状况下固化，但最好是重新选择溶剂，再进行重结晶。4、 晶体的收集与洗涤抽滤的目的是将留在溶剂中的可溶性杂质与晶体彻底的分离。减压抽滤装置包括三个部分：布氏漏斗、抽滤瓶和高压水泵减压过滤程序介绍：剪裁合符规格的滤纸放入漏斗中用少量溶剂润湿滤纸开启水泵并关闭安全瓶上的活塞，将滤纸吸紧打开安全瓶上的活塞，再关闭水泵借助玻棒，将待分离物分批倒入漏斗中，并用少量滤液洗出粘附在容器上的晶体，一并倒入漏斗中再次开启水泵并关闭安全瓶上的活塞进行减压过滤直至漏斗颈口无液滴为止打开安全瓶上的活塞，再关闭水泵用少量溶剂润湿晶体再次开启水泵并关闭安全瓶上的活塞进行减压过滤直至漏斗颈口无液滴为止（必要时可用玻塞挤压晶

10、体，此操作一般进行12次）。如重结晶溶剂沸点较高，在用原溶剂至少洗涤一次后，可用低沸点的溶剂洗涤，使最后的结晶产物易于干燥（要注意该溶剂必须是能和第一种溶剂互溶而对晶体是不溶或微溶的）。注意事项：（1）滤纸不应大于布氏漏斗的底面，其直径应略小于漏斗内径，以能紧贴于漏斗的底壁恰好盖住所有的小孔为宜。（2）在抽滤之前必须用同种溶剂将滤纸润湿，使滤纸紧贴于布氏漏斗的底面；然后打开水泵将滤纸吸紧，避免固体在抽滤时从滤纸边缘吸入抽滤瓶中。（3）停止抽滤时，应先将抽滤瓶与水泵间的橡皮管拆开，再关水泵，加少量水洗涤滤饼，挤压除去水分，抽干，干燥。5、晶体的干燥在测定熔点前，晶体必须充分干燥，否则测定的熔点会

11、偏低。固体干燥的方法很多，要根据重结晶所用溶剂及结晶的性质来选择：（1）空气凉干（对于所使用的溶剂沸点比较低且不吸潮的低熔点物质在空气中干燥是最简单的干燥方法）。（2）烘箱烘干（对空气和温度稳定的物质可在烘箱中干燥，烘箱温度应比被干燥物质的熔点低2050）。（3）用滤纸吸干（此方法易将滤纸纤维污染到固体物上）。（4）当产品易吸水或吸水后易发生分解时，应用真空干燥器进行干燥。五、实验步骤流程图：5.0g粗乙酰苯胺过饱和的热溶液 50-100 mL水 0.1-0.2 g活性碳 加热溶解 脱色 片状晶体析出的溶液脱过色的饱和溶液无色的过饱和溶液 趁热过滤 静止 自然冷却 纯的乙酰苯胺湿的白色片状晶体 抽滤 80-100 烘干六、影响本次实验成败的关键（1）粗产品的溶解应注意溶剂的量（2）活性炭的使用及热过滤操作（3）减压过滤及晶体的干燥七、主要试剂及产品的物理常数（文献值）名 称分子量性状折光 率比重熔点（）沸点（）溶解度g/100 mL水醇醚乙酰苯胺135.17Sol.1.214114.33050.46/20八、思考题1.对有机化合物进行重结晶时，最适合的溶剂应具备什么性质？2.溶解重结晶粗产物时，应怎样控制溶剂的量？3.重结晶时，为什么需要加入活性炭？4.进行