结晶和重结晶的操作

结晶和重结晶的操作 引言:重结晶是提纯固体有机化合物的常用方法之一。是将晶体溶于溶剂或熔融以后，又重新从溶液或熔体中结晶的过程，又称再结晶。 原理:固体混合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，则配成饱和溶液后被过滤除去)，从而达到提纯目的。 重结晶的注意事项: 一溶剂的选择: 被提纯的化合物，在不同溶剂中的溶解度与化合物本身的性质以及溶剂的性质密切相关，通常是极性化合物易溶于极性溶剂，非极性化合物易溶于非极性溶剂。所以溶剂的选择要注意，通常情况下，通过实验的方法进行选择: (1)不与被提纯的化合物发生化学反应 (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，只能溶解很少量的该种物质;对杂质的溶解非常大或者非常小(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) (3)容易挥发(溶剂的沸点较低)，易与结晶分离除去 (4)无毒或毒性很小，便于操作，价廉易得 (5)适当时候可以选用混合溶剂 二，重结晶的操作。 1首先通过试验结果或查阅溶解度数据计算被提取物所需溶剂的量，在将被提取物晶体置于锥形瓶中，加入较需要量稍少的适宜溶剂，加热到微微沸腾一段时间后，若未完全溶解，可再添加溶剂，每次加溶剂后需再加热使溶液沸腾，直至被提取物晶体完全溶解(但应注意，在补加溶剂后，发现未溶解固体不减少，应考虑是不溶性杂质，此时就不要再补加溶剂，以免溶剂过量)。 如需脱色，待溶液稍冷后，加入活性炭，煮沸5,10min。 2接着我们进行过滤，常用的过滤方法有常压过滤、减压过滤和热过滤三种。 (1)常压过滤最为简便，在玻璃漏斗内壁紧贴一张折成锥形的滤纸，用玻棒转移溶液进行过滤。此时应注意，玻棒要靠在三层滤纸处，漏斗颈应靠在接受容器的壁上，先转移溶液，后转移沉淀，漏斗内液面不得超过滤纸高度的2/3。 (2)减压过滤也称抽滤，由于循环水泵的抽气，使得吸滤瓶内压力下降，在布氏漏斗内的液面和吸滤瓶内造成一个压力差，因此提高了过滤的速度。装置中设置一个安全瓶，是为了防止自来水倒吸而使滤液沾污并冲稀。正因如此，停止过滤时应先拔掉吸滤瓶上橡皮管，然后再关循环水泵。抽滤所用的滤纸，应略小于漏斗内径，但又能把瓷孔全部盖没。过滤时，先将滤纸湿润，然后抽气使滤纸贴紧，再往漏斗中转移溶液。 (3)热过滤通常采用热漏斗过滤，它的外壳是用金属薄板制成的，其内装有热水，必要时还可在外部加热，以维持过滤液的温度。重结晶时常采用热过滤，如果没有热漏斗，可用普通漏斗在水浴上加热，然后立即使用。此时应注意选择颈部较短的漏斗。热过滤常采用折叠滤纸。 3结晶 (1)将滤液在室温或保温下静置使之缓缓冷却(如滤液已析出晶体，可加热使之溶解)，析出晶体，再用冷水充分冷却。必要时，可进一步用冰水或冰盐水等冷却(视具体情况而定，若使用的溶剂在冰水或冰盐水中能析出结晶，就不能采用此步骤)。 (2)有时由于滤液中有焦油状物质或胶状物存在，使结晶不易析出，或有时因形成过饱和溶液也不析出晶体，在这种情况下，可用玻棒摩擦器壁以形成粗糙面，使溶质分子成定向排列而形成结晶的过程较在平滑面上迅速和容易;或者投入晶种(同一物资 的晶体，若无此物质的晶体，可用玻棒蘸一些溶液稍干后即会析出晶体)，供给定型晶核，使晶体迅速形成。 (3)有时被提纯化合物呈油状析出，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部分母液)，纯度不高。用大量溶剂稀释，虽可防止油状物生成，但将使产物大量损失。这时可将析出油状物的溶液重新加热溶解，然后慢慢冷却。一当油状物析出时便剧烈搅拌混合物，使油状物在均匀分散的状况下固化，但最好是重新选择溶剂，使其得到晶形产物。 (4)过滤，我们一般采用减压过滤。 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。 (5)结晶的干燥 一般晶体要进行必要的干燥。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(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20—50?。(3)用滤纸吸干(此方法易将滤纸纤维污染到固体物上)(4)置于干燥器中干燥 三，实验中常遇到的问题 1重结晶时，溶剂的用量为什么不能过量太多，也不能过少，应该如何控制; 过量太多，不能形成热饱和溶液，冷却时析不出结晶或结晶太少。过少，有部分待结晶的物质热溶时未溶解，热过滤时和不溶性杂质一起留在滤纸上，造成损失。考虑到热过滤时，有部分溶剂被蒸发损失掉，使部分晶体析出留在波纸上或漏斗颈中造成结晶损失，所以适宜用量是制成热的饱和溶液后，再多加20,左右。 2用活性炭脱色，重结晶的注意事项; 活性炭可吸附有色杂质、树脂状物质以及均匀分散的物质。因为有色杂质虽可溶于沸腾的溶剂中，但当冷却析出结晶体时，部分杂质又会被结晶吸附，使得产物带色。所以用活性炭脱色要待固体物质完全溶解后才加入，并煮沸5,10min。要注意活性炭不能加入已沸腾的溶液中，以一免溶液暴沸而从容器中冲出。 3，结晶的析出，如果没有析出应该如何操作。 这是我做实验的时候遇到的最多的问题，遇到这种问题的时候我们可以采用以下措施(1)用玻璃棒摩擦瓶壁，促使分子在液 面定向排列形成结晶(2)加入少量晶种，使结晶析出(3)将溶液置于冷冻剂中，温度越低，越容易结晶(4)再过饱和溶液中，加入难溶解该物质的少量溶剂，用玻璃棒摩擦壁，使其固化(5)实在难结晶，在冰箱中长时间放置