实验四    重结晶及熔点的测定

预习内容：实验教材P48~53，P54~58。

一、实验目的：

1．  学习通过重结晶提纯固体有机物的原理和方法；

2．  掌握折叠滤纸、热过滤、抽滤等基本操作；

3．  学习并掌握毛细管法测熔点的方法。

二、仪器和药品

仪器：烧杯（250mL）、表面皿、无颈漏斗、烘箱（公用）、减压水泵（公用）、熔点管、水银温度计等；

药品：粗苯甲酸、活性炭、液体石蜡等；

其他：滤纸（热过滤用，抽滤用）、玻棒、沸石等。

三、实验原理及教师讲解要点：

1．重结晶的基本原理：

重结晶是纯化固体物质的一种方法。它是利用在不同温度下被提纯物质与杂质在溶剂中的溶解度不同，将杂质分离出去的提纯方法。

大多数有机物的溶解度都随着温度的升高而增大。选择溶剂，在较高温度（接近溶剂的沸点）下，制成被提纯有机物的饱和或接近饱和的浓溶液，趁热过滤后，让被提纯物从过饱和溶液中的以结晶析出，而杂质则全部或大部分仍留在溶液中，或者在热过滤时被分离出去。

重结晶只适用于提纯杂质含量在5%以下的固体有机物。（Why?）

重结晶时，应根据下列条件选择溶剂：

(1)        不与被提纯物质起化学反应；

(2)        对被提纯物质的溶解度随温度变化较大；(Why?)

(3)        对杂质的溶解度非常大或非常小；(Why?)

(4)        易挥发，易除去；

(5)        能给出较好的结晶。

在实际的选择过程中，主要是根据相似相溶原理，查阅数据手册，选出几种溶剂用试管进行实验观察，选出符合上述五个条件的溶剂。必要时，可使用混合溶剂。

2．折叠滤纸的折叠：（略）

3．热过滤的操作和技巧：准备充分，快速协调，趁热过滤。

4．测熔点的原理和方法：

    一般认为固态物质受热后变为液体时的温度，就是该物质的熔点。实验证明，同一物质在不同的压力下，熔化温度并不完全相同。熔点的严格定义为：物质的固液两态在大气压力下达到平衡状态时的温度。

有机物的熔点通常用毛细管法来测定。实际上由此法测得的熔点数据不是一个温度点，而是一个熔程，即样品从开始熔化到完全熔化为液体的温度范围。

纯的固态物质通常都有固定的熔点（熔程约0.5°C）。如有其他物质混入，则对其熔点有显著的影响：熔点降低，熔程拉长。因此，可借助熔点的测定来定性地判断固体样品的纯度。

四、仪器装置：

    重结晶各种装置如图1，图2，图3，图4所示。

图1适用于用水做溶剂的情况，图2适用于用其他低沸点有机溶剂。

测熔点的装置见图5。

五、操作步骤：

（一）重结晶的简单过程为：

溶解®脱色®热过滤®冷却®抽滤，洗涤®干燥®称重，计算产率。

最后，还要用测熔点的方法检查产品纯度是否达到要求。

1．溶解：

250mL烧杯中：3g粗苯甲酸+80mL水+2粒沸石，盖上表面皿，用小火加热至沸，其间可用玻棒搅动。观察样品是否完全溶解，若有未完全溶解的样品，则需补加水（记下补加水的体积），直到样品完全溶解为止。再加入总用水量12%的水^[1]，加热至沸。移去火源，稍冷，加入适量活性炭^[2]，搅拌，沸煮5~10min，待热过滤。对易挥发性溶剂要用回流装置。

2．热过滤：

从烘箱中取出预热好的无颈漏斗，将事先叠好的折叠滤纸放入其中，并用少量热水润湿^[3]，将上述热溶液趁热过滤。

热过滤时，无颈漏斗上可加盖表面皿，以防止溶剂挥发，并有保温作用。使用有机溶剂重结晶时，周围火源要熄灭。

3．结晶：

    骤冷得小颗粒，自然冷却得大颗粒。有时有油状物或胶状物存在，结晶不易析出，可采用搅拌、加入晶种、磨擦仪器内壁、过滤等办法使晶体析出。

4．抽滤，干燥。

5．称重，计算收率。

数据记录：

（二）测熔点：

    毛细管法测熔点的主要过程为：准备热浴®装样®加热，观察®读数。

1．准备热浴：

设计熔点浴的原则是使样品受热均匀，通常有b形管和双浴式，本实验采用双浴式。

首先，选择大小合适的橡皮塞，在中心处用打孔器打孔以插入温度计，并在边缘开一小槽以接通大气。然后，在b形管中倒入适量的浴液。常用的浴液有：浓硫酸、液体石蜡、甘油、机油、硅油等。本实验采用腐蚀性小的液体石蜡做浴液。

2．装样：

    将0.1g样品在表面皿上研细^[4]，堆起来，将事先准备好的熔点管的管口朝下，插入样品粉未中，然后管口朝上利用自由落体运动使样品粉未落入并填实管底^[5]，如此反复几次，装样高度为2~3mm。最后擦去管外粘附的粉未，将熔点管固定在水银温度计上，注意使样品处于水银球的中部。

3．测定熔点：

将带有样品的温度计插入b形管中，其水银球位于b形管上、下两叉口的中间。用小火加热b形管远离样品的一端，浴液开始对流循环，温度计读数上升。加热速度开始可稍快，接近熔点时必须调整火焰，放慢升温速度（约每分钟上升1°C），直到样品全部熔化。

记录样品的萎缩温度、初熔温度、全熔温度。平行两次实验^[6]。

对未知样品，先要进行粗测，以知道样品的大致熔点，再按已知样进行两次平行实验。

数据记录：

六、注释：

[1]为了防止热过滤时，样品过早析出而造成损失，又不至于由于溶剂用量过多而造成溶解损失，经验结果表明，溶剂的实际用量应为理论用量的120%。

[2]活性炭用量过少时脱色效果不好，但用量过大时，会吸附样品，损失收率。一般活性炭用量为样品量的1~5%。

[3]使用有机溶剂时，则要用相应的热溶剂润湿滤纸。

[4]样品一定要研细，否则装样时不易填紧。

[5]若装样时未填紧，会在样品中产生小的空气室，使样品受热不均匀，熔程拉长。

[6]每次测定都必须用新的熔点管重新装样测定；每次测定时浴液温度都要降至熔点30°C以下。

七、回答思考题：

1．重结晶一般包括哪几个操作步骤？各步操作的目的是什么？

答：重结晶一般包括：溶解、脱色、热过滤、冷却结晶、抽滤、干燥等操作步骤。各步操作的目的如下：

熔解：配制接近饱和的热溶液；

脱色：使样品中的有色杂质吸附于活炭上，便于在热过滤时将其分离；

热过滤：除去样品中的不溶性杂质；

冷却结晶：使样品结晶析出，而可溶性杂质仍留在溶液中；

抽滤：使样品可溶性杂质与样品分离。

干燥：使样品结晶表面的溶剂挥发。

2．在什么情况下需要加活性炭？应当怎样加活性炭？

答：样品颜色较深时，需要加入活性炭进行脱色。为了防止爆沸，加活性炭时应将热溶液取下稍冷后再加。

3．为什么热过滤时要用折叠滤纸？

答：增大过滤面积，加快过滤速度。

4．为什么利用重结晶只能提纯杂质含量低于5%的固体有机物？

答：如果样品中杂质含量大于5%，则可能在样品结晶析出时，杂质亦析出，经抽滤后仍有少量杂质混入样品，使重结晶后的样品纯度仍达不到要求。

 

 

第二篇：苯甲酸的重结晶及测熔点