《有机物的分离与提纯》课件.ppt

1、第二章有机物的分离与提纯 第一节简单混合物的分离,在工厂、实验室中一般需要完成对有机化合物的鉴定和对原料、中间体及产品主要成分的测定等工作。但这些工作往往需要化学分析和仪器分析法相结合来进行的。 由于采用仪器分析来测定样品的结构时，样品必须是纯样，这就有一个对样品进行分离提纯的问题。,2. 观察其样品的物理状态。 对于液体样品，观察其是否分层，是否有悬浮物或沉淀物，有何气味和颜色。 对固体样品，应采用显微镜观察混合物的晶型，是否有颜色差异，并嗅其气味。,1. 了解样品的来源、用途。,一、混合物分离的一般程序,有一未知液体，有愉快香味，溶于水、乙醚；灼烧火焰亮黄色；沸点5556 5，与2，4二硝

2、基苯肼生成黄色沉淀。其沉淀经过滤、干燥，测熔点为148 ，试确定此化合物。 分析： 溶于水、乙醚 ，是 低分子极性化合物。 火焰亮黄色 ， 含有氧元素。,实 例 1,具有香味 ，是低分子醇醛酮（非酯类化合物，酯 类化合物不溶于水）。 能与2，4二硝基苯肼生成黄色沉淀，是 醛或酮。 沸点5556 5 查文献，与丙酮沸点接近。而丙酮的2，4二硝 基苯肼衍生物熔点148149 。 故该化合物是丙酮。,4. 液体混合物的含水试验。,3. 灼烧实验。 有无气体；火焰颜色及是否有烟；有无残渣残留,一、混合物分离的一般程序,5. 液体混合物的挥发性试验,6. 溶解性试验（对固体混合物尤为重要） 用于检验混合

3、物溶解性的试剂： 水、乙醚、5%盐酸溶液 和5%氢氧化钠溶液,8. 官能团的检测。 用高锰酸钾试验（不饱和度及氧化性） 2，4-二硝基苯肼实验（醛酮的鉴别） 三氯化铁溶液试验（显色反应） 饱和溴水溶液试验,7. 元素定性分析。 对于无水样品可采用钠熔法试验，鉴定氮、硫及卤素； 对于水溶液可直接检验硫酸根和卤离子,归纳总结： 对于液体混合物，最重要的是挥发性试验和溶解性试验； 对于固体混合物，最重要的是溶解性试验。,分离和提纯物质时要注意 :,(2)方法：杂转纯、杂变沉、化为气、溶剂分,(1)原则：不增、不减、易分、复原,二、混合物的分离的常用方法 主要有物理方法，也有化学方法。,分离和提纯有什

4、么不同？,分离 是通过适当的方法，把混合物中的几种物质分开，每一组分都要保留下来，且不能使原有各组分的结构发生变化。,提纯 指保留混合物中的某一主要组分，把其余杂质通过一定方法都除去。,？你知道吗,回顾一下，你学过哪些有关混合物的分离的方法？如何应用这些方法分离混合物？,原理：利用组分的溶解性差异，将液体和不溶于液体的固体分离开来。,、过滤,实验用品：漏斗、滤纸、铁架台（铁圈）、烧杯、玻璃棒。 （图1）,注意：一贴、二低、三靠.,（图1）,一贴:滤纸紧贴漏斗壁。二低:滤纸上沿低于漏斗口,溶液液面低于滤纸上沿。三靠:漏斗颈下端紧靠承接滤液的烧杯的内壁,引流的玻璃棒下端轻靠滤纸三层一侧;盛待过滤的

5、烧杯的嘴部靠在玻璃棒的中下部。,、蒸发,原理：利用加热的方法，使溶液中溶剂不断挥发而析出溶质（晶体）的过程。,实验用品：蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、铁架台（铁圈）,操作注意事项：,、蒸发皿中的液体不能超过其容积的2/3。,、当出现大量固体时，应停止加热用余热蒸干。,、不能把热的蒸发皿直接放在实验台上，应垫上石棉网。,混合物的性质与分离方法之间有什么关系？,结论：不同的分离方法都有一定的适用范围，要根据不同混合物的性质来选择合适的分离方法进行分离。,交流与讨论,请根据要求设计分离和提纯下列物质的实验方案，并将你的方案与同学交流讨论。,已知Mg(OH)2难溶于水，BaSO4既难溶于水又难溶于酸，BaC

6、O3难溶于水，但可溶于盐酸。现有含Na2SO4、MgCl2和泥沙的粗食盐，请设计实验方案，由粗食盐提纯NaCl。,提示： Mg(OH)2比MgCO3更难溶,（除去Mg2+）,（除沉淀）,（除去CO32-和OH-）,上述加入试剂的先后顺序还可设计为：,BaCl2 NaOH Na2CO3 HCl,关键是Na2CO3溶液要在BaCl2溶液之后，而稀HCl必须在最后加。,思路,NaOH BaCl2 Na2CO3 HCl,实验方案：(具体实验步骤）,、将粗食盐加水使之溶解。（溶解）,、将步骤(1)所得混合物进行过滤。（过滤）,、向(2)所得滤液加入过量BaCl2溶液到沉淀不再增加为止，静置沉降。（除SO

7、42-）,、向(3)所得的上层清液加入过量Na2CO3溶液，直至沉淀不再生成为止，静置沉降。（除Ba2+）,、向(4)所得上层清液加入过量的NaOH溶液，直至沉淀不再生成，静置沉降。（除Mg2+）,、将(5)所得混合物过滤，往滤液中加入稍过量的稀HCl至不再产生气泡。（除OH-、CO32-）,、将(6)所得溶液加热蒸发。（除HCl）,结晶是分离和提纯固体混合物的一种方法。它适用于可溶性物质的混合物，且混合物中一种物质的溶解度受温度影响变化较大，而另一种物质溶解度受温度影响变化不大的混合物的分离和提纯。,3. 结晶或重结晶：,现有KCl和KNO3的固体混合物50g，其中KCl的质量分数为10，请

8、设计实验方案提纯KNO3。,交流与讨论,提示： 100摄氏度是 KNO3的溶解度是246g ； KCL的溶解度是56.7g； 20摄氏度 KNO3的溶解度31.6g ； KCL的溶解度34.0g 。,实验方案：,、溶解：将50g混合物放入烧杯中，加入约18.3mL100的热水，使固体完全溶解。,、降温结晶：将(1)所得溶液放在实验台上自然冷却到不再有固体析出。,3、过滤：将(2)所得混合物进行过滤，滤纸上的晶体即为较纯净的KNO3（不用洗涤）,、重结晶：将若需要更纯净的KNO3晶体，可将(3)中所得晶体再结晶重复(1)-(3)操作一次。,萃取,利用溶质在溶剂中溶解度的不同，用一种溶剂把易溶组分

9、从原来溶液中提取出来的方法,萃取剂的选择条件： 1、萃取剂与原溶剂不混溶、不反应 2、溶质在萃取剂中有较大的溶解度 3、溶质不与萃取剂发生任何反应,分液：分离互不相溶的液体,操作注意： 充分振荡，适当放气，充分静止，然后分液； 分液时保持漏斗内与大气压一致；下层溶液下口出，上层溶液上口出。,分液,层析:据混合物中各物质被吸附性能的不同，把它们溶解在某溶剂中，以层析的方法进行分离,利用各组分沸点不同，将液态混合物 分离和提纯的方法,蒸馏,投放沸石或瓷片,温度计水银球处于支管口处,水，下入上出,操作注意： 、加入碎瓷片 、水银球的位置 、全程严格控制好温度,酒精和水的混合物能否用蒸馏分离？先蒸馏出

10、来的是什么？,用蒸馏原理进行多种混合液体的分离,叫分馏,溶液体积不超过烧瓶体积1/2,利用各组分沸点不同，将液态混合物 分离和提纯的方法,蒸馏,蒸馏常采用哪些方法？,普通蒸馏（水浴蒸馏）对于沸点低于100且两有机组分的沸点相差大于30 且无共沸现象，可采用分馏或普通蒸馏将其中易挥发组分蒸出。,实例：乙醚萃取苯乙酮的萃取液的分离。,第二节色谱法,色谱法（又称层析法），是一种物理的分离方法。色谱法总有两个相，一个固定相和一个流动相，因为流动相的流动以及各成分在两相中的性质的差别而得到分离。 薄层色谱法和纸色普法，是色谱法中应用最普遍的方法，其特点：分离速度快、效率高、适用性强、操作简便。 在植物成

11、分研究、生物化学、药物化学、卫生化学、毒物检验中广泛用来分离、精制和鉴定化学物质等。,色层分析法总是由一种流动相，带着被分离的物质，流经固定相。从而使试样中的各组份分离。,按层析的机理分为：吸附层析、分配层析、离子交换层析和凝胶层析。 按分离的操作形式不同可分为：柱层析法、纸层析法和薄层层析法。 本节重点介绍纸层析法和薄层层析法。,(一)基本原理 纸上层析的操作是在一张滤纸(层析纸)上，一端点上欲分离的试液，然后把层析纸悬挂于层析筒内，如图4-2所示。使展开剂(流动相)从试液斑点一端，通过毛细管虹吸作用，慢慢沿着纸条流向另一端，从而使试样中的混合物得到分离。如果欲分离物质是有色的，在纸上可以看

12、到各组份的色斑；如为无色物质，可用其它物理的或化学的方法使它们显出斑点来。,一、纸层色谱法,纸上层析是一种分配层析，以滤纸作为支持剂，滤纸纤维素吸附着的水分为固定相。试样经层析后，常用比移值Rf来表示各组份在层析谱中的位置。,Rf=01之间。 Rf值最大等于1，即该组份随展开剂上升至溶剂前缘，表示溶质不进入固定相。Rf值最小等于0，即该组份不随展开剂移动，仍在原点位置。,(二)层析条件的选择 1层析纸的选择和处理 (1)要求滤纸质地均匀。 (2)滤纸要纯净，；不含影响展开效果的杂质；也不应与所用显色剂起作用。 (3)滤纸对溶剂的渗透速度适宜,2，展开剂的选择 (1)溶剂系统与被分离物质之间不应

13、起化学反应。 (2)物质在溶剂系统中的分配系数最好不受或少受温度变化的影响，并在两相中的分配能迅速达到平衡。这样易于得到圆形斑点。 (3)挥发性较好，使滤纸在展开后易于干燥。 (4)被分离物质在该溶剂系统中Rf值应在0.10.85之间。两个被分离物质的Rf值之差应大于0.05。,一般不使用单一有机溶剂作展开剂，多采用水饱和的一种或几种有机溶剂作展开剂。 纸层析条件的选择最终还必须通过实践来决定。,(三)操作方法 纸上层析法的过程，主要有五个步骤： 1点样 将试样溶于乙醇、丙酮、氯仿等易挥发的溶剂中，配成一定浓度的试液。若为液体试样，一般可直接点样。,2展开 按层析纸的大小、形状，选用合适密闭容

14、器。 图4-4为层析装置,3显色 展层后，取出层析纸，画好溶剂前缘标记。 有些物质可以在紫外光下观察荧光或紫外吸收斑点,则不必使用显色剂。,4定性分析 在一定的操作条件下，每种物质都有一定的Rf值，测量Rf值与手册对照。 5定量分析 (1)剪洗法： (2)标准系列法： (3)直接比色：,二、薄层层析法 又称薄板层析法，把吸附剂均匀地铺在一块玻璃板或塑料板上形成薄层，在此薄层上进行色层分离，故称为薄层层析。因为层析是在薄层吸附剂上进行，所以也称为吸附薄层层析法。,优点： (1)快速、展开时间短。 (2)分离能力强：斑点小而清晰。 (3)灵敏度高：能检出几微克至几十微克的物质，比纸层析灵敏1010

15、0倍。 (4)显色方便，能直接喷洒腐蚀性的显色剂，如浓硫酸等。可以高温灼烧。 (5)应用面广：可用于微量成分的分析，也可作制备层析。,(二)层析条件的选择 吸附剂和展开剂的选择是薄层层析分离能否获得成功的关键。必须根据欲分离物质的性质适当的选择使用。 1吸附剂的选择 吸附剂一般应为粒度均匀的细小颗粒；具有较大的表面积和一定的吸附能力，与被分离物和展开剂不起化学反应，也不溶于展开剂中。,2常用的吸附剂 (1)氧化铝： (2)硅胶： 另外，还有硅藻土(硅藻土G、硅藻土GF254)、聚酰胺、纤维素等。,3展开剂的选择 薄层层析所用展开剂主要是低沸点的有机溶剂，一般使用23种组分的多元溶剂系统。 在选

16、择展开剂时，应根据展开剂的极性、被测物的极性及吸附剂的活性三个方面来考虑。三角图形法可作为一个初步估计的方法。 见图4-7。,通过试验选择展开剂，常用下面两种方法： (1)微量圆环法（见图4-8）； (2)载玻片法。,(三)操作方法 薄层层析法的过程，主要有六个步骤： 1、制薄层板 (1)软板的制备： (2)硬板的制备： 涂板方法:倾注法；刮层法；涂铺器铺层法。 （3）活化：涂好的薄层板要进行活化。,表4-6 湿法制板方法及活化条件,2点样 将试样用适当的溶剂(般用乙醇、丙酮、氯仿等，不宜用水)溶解，制成0.51的试液。 点样量要根据薄层厚度、试样和吸附剂性质、显色剂的灵敏度以及定量测定的方法

17、等，通过试验来确定。,3展开 和纸层析相似，薄层层析在密闭的层析缸中，用上行法、下行法或近水平法展开。,4显色 常用的显色方法有三类，在紫外光下观察、以蒸气熏蒸显色、以及喷以各种显色剂。,5定性分析 显色后可以根据各个斑点在薄层上的位置计算出Rf值，然后与文献记载的Rf值比较以鉴定物质。但是薄层层析Rf值的影响因素很多，重现性较差，文献上查到的Rf值只能供参考。,6定量分析 （1）目视比较半定量法： （2）洗脱法,薄层层析的定量测定,展开后，薄层分离所得斑点中化合物可进一步定量 ，其测定方法可分为两大类： 一类为洗脱测定法，将所需测定的斑点中的组分用适当溶剂洗脱，再选用适当方法定量； 另一类为

18、直接测定法，色谱分离后，直接用肉眼观察比较或用仪器扫描斑点而测定其含量。,1 洗脱测定法,1 斑点的定位 2 斑点的洗脱:用吸集器将斑点位置的吸附吸下，然后用洗脱溶剂洗脱。 3 测定 (1)紫外分光光度法：洗脱液调整至一定体积，在此化合物最大吸收波长处测定。同时把样品斑点相应位置薄层吸附剂同样取下做空白对照,(2)比色法：选择灵敏度高、专属性好的比色反应测定化合物含量，是比较常用的方法。 (3)其它方法：极谱、库仑滴定、荧光测定等。,吸集器及减压洗脱装置,吸集器,减压洗脱,2 直接测定法,1 目测法 样品经色谱分离后，直接观察所得斑点的大小和颜 色的深浅，并与标准品在相同条件下展开所得到的一系列 已知不同浓度的标准斑点相比