Nguyên lý của phương pháp kết tinh

Hãy chọn phát biểu đúng nhất về hoá học hữu cơ trong số các phát biểu sau :

Thành phần các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ

Cặp hợp chất nào sau đây là hợp chất hữu cơ ?

Nhận xét nào đúng về các chất hữu cơ so với các chất vô cơ ?

Phản ứng hóa học của các hợp chất hữu cơ có đặc điểm là :

Thuộc tính nào sau đây không phải là của các hợp chất hữu cơ ?

Hợp chất hữu cơ được phân loại như sau :

Nhóm chất nào dưới đây đều là dẫn xuất của hiđrocacbon ?

Hợp chất CH2=CH2 có tên thay thế là

Hợp chất CH3CH2Cl có tên gốc – chức là

Bộ dụng cụ như hình vẽ bên mô tả cho phương pháp tách chất nào :

Phương pháp tách biệt và tinh chế nào sau đây không đúng với cách làm là:

Trong các chất sau chất nào được gọi là hiđrocacbon?

Hợp chất hữu cơ là hợp chất của nguyên tố

Công thức cấu tạo nào sau đây là sai?

Liên kết hóa học chủ yếu trong hợp chất hữu cơ là

thuộc nhiều vào độ hòa tan của các chất vào dung môi lựa chọn và bề mặt tiếp xúc của chất rắn với dung mơi và nhiệt độ. ðể tăng khả năng chiết, người ta thường phải nghiềnnhỏ chất rắn rồi ngâm chiết ở nhiệt ñộ thường hoặc nhiệt ñộ sơi của dung mơi. Trong phòng thí nghiệm thường chiết bằng bộ chiết Soklet ñể chiết liên tục. Chấtrắn ñịnh chiết đã nghiền nhỏ được gói trong giấy lọc túi vải đặt vào phần hình trụ trên bình cầu của máy chiết. Cho dung mơi vào bình cầu tùy thuộc vào lượng chất chiết màcho lượng dung môi khoảng 12 thể tích bình cầu, lắp ống sinh hàn hồi lưu ở trên rồi đun cho sơi dung mơi. Hơi dung mơi bay lên và hòa tan chất rắn trong bọc giấy lọc rơixuống bình cầu trong ống dẫn hơi ngưng tụ. Cứ như vậy nồng ñộ của chất tan trong dung môi tăng dần theo thời gian ñun hồi lưu. Nếu chất tinh chế hòa tan vào dung mơithu được dung dịch chất tinh chế trong bình cầu, cơ quay đuổi dung mơi rồi kết tủa lại chất rắn. Nếu trong hỗn hợp chất rắn, các chất bẩn hòa tan vào dung mơi thì phần chấtrắn sẽ được là chất sạch. Nếu chất tan là chất phụ và chất tinh chế sẽ còn lại trong bình chiết chỉ việc lấy chất rắn trong giấy lọc ra, làm khơ sẽ thu được chất sạch.

1.3.2. Phương pháp kết tinh lại.

1.3.2.1. ðịnh nghĩa. ðây là phương pháp quan trọng nhất ñể tinh chế các chất rắn. Cơ sở lí thuyết củaphương pháp là dựa vào sự khác nhau về ñộ tan của các chất trong một dung mơi hay hệ dung mơi ở các nhiệt độ khác nhau, cũng như sự khác nhau về ñộ tan vào dung môicủa chất tinh chế và chất bẩn ở cùng một nhiệt độ. Q trình chung là hòa tan chất rắn thành dung dịch bão hòa ở nhiệt độ sơi của dung mơi và khi để lạnh thì chất rắn kết tinhlại dưới dạng tinh khiết. 1.3.2.2. Chọn dung môi.Người ta phải chọn dung môi hay hệ dung môi thích hợp để hòa tan chất tinh chế ở nhiệt độ sơi và khơng hòa tan hoặc hòa tan ít ở nhiệt độ lạnh, còn tạp chất thì hiệntượng ngược lại. Sau khi lọc nóng loại bỏ tạp chất thì chất rắn sẽ kết tinh lại sạch hơn. Việc lựa chọn dung môi kết tinh rất quan trọng. Dung môi kết tinh phải khơngtương tác hóa học với chất kết tinh ở nhiệt ñộ thường cũng như ở nhiệt ñộ sơi. Dung mơi phải có nhiệt độ sơi thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của chất tinh chế ít nhất là 10CPDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: www.docudesk.comvà lại phải giải phóng khi lọc cũng như khi rửa. Việc lựa chọn dung môi hay hệ dung môi phải dựa vào mối quan hệ cấu tạo phân tử của chất kết tinh và dung mơi, thườngthường chất phân cực thì hòa tan tan vào dung môi phân cực và ngược lại. Khi chất kết tinh chưa rõ cấu tạo thì phải thử hòa tan trong dung mơi từ khơng phân cực đến dungmơi phân cực. Cách làm như sau: lấy một vài tinh thể vào ống nghiệm, nhỏ một ít dung mơi vào rồi ñun sôi, quan sát ñộ tan cho ñến khi tinh thể tan hết, nếu đảm bảo u cầutrên thì chất sẽ kết tinh lại khi lạnh. Dung mơi được xem là tốt nếu cứ 0,1g chất kết tinh tan trong 1ml dung mơi nóng.Khi khơng chọn được dung mơi thì bắt buộc phải chọn hệ dung môi. Nguyên tắc: Lấy một dung mơi hòa tan chất kết tinh ngay ở nhiệt độ thường, sau đó chọn một dungmơi khơng hòa tan hay kém hòa tan chất tinh chế nhưng phải tan trong dung môi trên. Cách làm như sau: Lấy một vài tinh thể vào ống nghiệm, thêm dung mơi cho đến khitan hết, ghi lấy thể tích dung mơi. Nhỏ từ từ dung mơi khơng tan chất tinh chế vào hỗn hợp trên cho ñến khi vẫn đục, ghi lấy thể tích dung mơi, đun hỗn hợp cho tan hết, lọcnóng để nguội, chất rắn sẽ kết tinh lại. Tỉ lệ hai thể tích đã đo được coi là tỉ lệ thể tích dung mơi ñã chọn. Thường chọn hệ dung môi etanol – nước, etanol – benzen, axeton –ete dầu hỏa, axit axetic – nước,… Nếu có nhiều chất có độ tan khác nhau ở nhiệt ñộ khác nhau vào một dung dịch,người ta dùng phương pháp kết tinh phân ñoạn. Ở một nhiệt ñộ xác ñịnh, một chất nào ñó tan quá bão hòa sẽ kết tinh lại khi để lạnh, còn chất kia chưa bão hòa sẽ ở lại trongdung dịch. Nếu dung mơi hòa tan chất kết tinh, còn chất bẩn khơng tan, người ta sẽ lọc nóngđể loại bỏ chất bẩn, còn chất kết tinh ở lại trong dung dịch sẽ kết tinh khi ñể lạnh. 1.3.2.3. Các thao tác khi kết tinh.- Chuẩn bị dung dịch kết tinh hay dung dịch nước cái. Cho một lượng chất cần kết tinh vào bình cầu hai cổ có lắp ống sinh hàn hồi lưuvà phễu chiết đựng dung mơi hoặc vào bình tam giác có sinh hàn hồi lưu, thêm đá bọt rồi cho dung môi vào ít hơn một lượng ít theo lượng tính tốn, đun sôi. Nếu sôi màPDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: www.docudesk.comchưa tan hết thì thêm một ít dung mơi vào cho đến khi chất tan hồn tồn, chất bẩn sẽ khơng tan.Nếu dùng hỗn hợp dung mơi thì cho dung mơi tan tốt vào trước cho đến khi chất rắn tan hồn tồn rồi thêm dần dung mơi hòa tan kém vào cho đến khi chất rắn kết tủarồi tan ở nhiệt độ sơi. Nếu dung dịch có màu, phải thêm chất tẩy màu như than hoạt tính, than xương hay silicagel với tỉ lệ 120 hay 150. Khi cho chất khử màu phải đểdung dịch lạnh, khơng được thêm chất khử màu khi dung dịch đang nóng để tránh dung dịch bị trào ra ngồi. Sau đó, đun sôi lại dung dịch trong 2 – 3 phút.- Lọc nóng dung dịch. Lọc dung dịch đang nóng để loại bỏ chất bẩn, chất phụ không tan ra khỏi dungdịch. Cần lọc nóng bằng phễu lọc nóng, lọc nhanh để tránh chất kết tinh ở trên phễu. - Thực hiện kết tinh chất.Dung dịch nước cái được đậy miệng khơng nút chặt, ñể nguội hay làm lạnh bằng nước lạnh hay nước đá thì tinh thể chất sẽ kết tinh.Chú ý nếu dung dịch chưa kết tinh, chưa ñạt ñến bão hòa thì phải cơ đuổi bớt dung mơi rồi mới làm lạnh. Kích thước của tinh thể phụ thuộc vào tốc ñộ kết tinh vàlàm lạnh. Nếu làm lạnh nhanh thì thu ñược tinh thể nhỏ sẽ hấp thụ dung môi và chất bẩn. Tinh thể càng lớn khi làm lạnh để kết tinh chậm.Nếu khơng thấy kết tinh thì có thể gây mầm kết tinh bằng cách cho vào dung dịch một vài tinh thể của chất tinh chế hoặc lấy ñũa thủy tinh cọ vào thành bình.Những chất có nhiệt độ nóng chảy thấp thường tách ra ở dạng dầu nên phải làm lạnh chậm và sâu ñể tinh thể kết tinh chậm.- Tách lọc tinh thể. Tinh thể tinh khiết ñược lọc nhanh trên phễu Bucsne ở áp suất thấp. Khi lọc cầnrửa lại khi kết tủa bằng dung môi lạnh. Một số trường hợp người ta sẽ gạn, lắng. Trong trường hợp chất háo nước và dễ bị oxi hóa thì dùng phương pháp riêng.- Làm khơ tinh thể.PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: www.docudesk.comCó thể làm khơ trong khơng khí hay trong tủ sấy thường hoặc tủ sấy chân không. Chú ý làm khô trong tủ sấy cần ñể nhiệt ñộ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của chấtkhoảng 20 C.Cũng có thể làm khơ tinh thể bằng gió của máy sấy tóc. - Xác định nhiệt ñộ nóng chảy của chất thu ñược.Khi xác ñinh nhiệt ñộ nóng chảy thấy cố ñịnh hoặc sai khác ít hơn hoặc bằng ±1C thì coi như chất đã sạch.1.4. Tìm hiểu về HPLC sắc kí lỏng hiệu năng cao.[5], [7], [8] 1.4.1. Sơ lược về HPLC.HPLC là chữ viết tắt của 4 chữ cái ñầu bằng tiếng Anh của phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao High Performance Liquid Chromatography, trước kia gọi làphương pháp sắc kí lỏng cao áp High Pressure Liquid Chromatography. Phương pháp này ra ñời năm 1967 – 1968 trên cơ sở phát triển và cải tiến từphương pháp sắc ký cột cổ ñiển. Hiện nay phương pháp HPLC ngày càng phát triển và hiện đại hóa cao nhờ sự phát triển nhanh chóng của ngành chế tạo máy phân tích. Hiệnnay nó áp dụng rất lớn trong nhiều ngành kiểm nghiệm ñặc biệt là ứng dụng cho các ngành kiểm nghiệm thuốc và nó hiện là cơng cụ đắc lực trong phân tích các thuốc đathành phần cho phép định tính và định lượng. Khái niệm: Sắc ký lỏng hiệu năng cao là một phương pháp chia tách trong đópha động là chất lỏng và pha tĩnh chứa trong cột là chất rắn ñã ñược phân chia dưới dạng tiểu phân hoặc một chất lỏng phủ lên một chất mang rắn, hay một chất mang ñãñược biến ñổi bằng liên kết hóa học với các nhóm chức hữu cơ. Quá trình sắc ký lỏng dựa trên cơ chế hấp phụ, phân bố, trao ñổi ion hay phân loại theo kích cỡ rây phân tử.

Serminar:2NỘI DUNGI. Khái quát về kết tinh 1. Định nghĩa kết tinh 2. Phân loại kết tinh 3. Nguyên tắc chungII. Lí thuyết của kết tinh 1. Độ hòa tan 2. Lí thuyết chungIII. Phương pháp kết tinh 1. Kết tinh macroscale 2. Kết tinh microscaleIV. Kết tinh một số chất 1. Acetylsalicylic Acid 2. Acetaminopen 3. Sulfanilamide3I. Khái quát về kết tinh•Khi tinh chế, để loại tạp tạo ra hoạt chất tinh khiết, người ta thường áp dụng phương pháp kết tinh•Sự kết tinh là một quá trình tự nhiên hoặc nhân tạo, sau quá trình này sẽ hình thành các tinh thể rắn kết tủa từ dung dịch.•Kết tinh cũng là một kỹ thuật tách chất lỏng hóa chất rắn, trong đó sẽ xảy ra quá trình chuyển đổi chất tan trong dung dịch lỏng vào trong pha rắn mà ở đó tinh thể hình thành ở dạng tinh sạch nhất.Tinh thể muối ăn NaCl4•Kết tinh là một quá trình cân bằng và sản xuất vật liệu rất tinh khiết.•Sự kết tinh trải qua hai giai đoạn chính:Hình thành mầm tinh thể: tạo mầm là bước mà các phân tử chất tan phân tán trong dung môi bắt đầu tập hợp thành cụm.Sự phát triển của mạng tinh thể.I.1. Định nghĩa kết tinh56•Trong hầu hết các thí nghiệm hóa học hữu cơ, sản phẩm mong muốn ở lần cô lập đầu tiên thường dạng không tinh khiết. Nếu sản phẩm này là chất rắn, các phương pháp phổ biến nhất để tinh sạch là kết tinh.Tinh thể Acid CitricKết tinh IbuprofenI.1. Định nghĩa kết tinh7• Ví dụ: Sản xuất strychnin từ hạt mã tiền, để tách brucin ra khỏi strychnin:Người ta phải tạo muối nitrat sao cho muối strychnin nitrat dễ kết tinh hơn sẽ được kết tinh trước còn muối brucin nitrat sẽ bị tan trong nước cái. Sau đó lọc loại nước cái, sẽ thu được strychnin tinh khiết.8Phương pháp kết tinhKết tinh macroscaleKết tinhmicroscaleKết tinh semi-microscaleI.2. Phân loại kết tinh9 Dựa vào quy mô kết tinh ta có thể chia phương pháp kết tinh ra làm 3 loại:•Kết tinh macroscale: kỹ thuật này được thực hiện với bình Erlenmeyer để hòa tan các vật liệu và phễu Buchner để lọc các tinh thể, thường được sử dụng khi trọng lượng của rắn kết tinh là lớn hơn 0,1 g.•Kết tinh microscale: khi trọng lượng chất rắn kết tinh nhỏ hơn 0,1g, được thực hiện với một ống Craig.•Kết tinh semi-microscale: Cách làm này thường được sử dụng khi trọng lượng của chất rắn lớn hơn 0,1g và nhỏ hơn 0,5g. Được sử dụng với phễu Hirsch.I.2. Phân loại kết tinh10•Hòa tan các vật liệu kết tinh trong dung môi nóng [hoặc hỗn hợp dung môi] và làm lạnh dung dịch từ từ.•Các chất rắn giảm hòa tan ở nhiệt độ thấp hơn và sẽ tách ra khỏi dung, một tinh thể mầm được hình thành ban đầu, và sau đó phát triển lớp, từng lớp một, hiện tượng này được gọi là kết tinh.•Các chất tinh khiết sau đó có thể được tách ra từ dung môi và các tạp chất bằng cách lọc.I.3. Nguyên tắc chung11Nên chọn loại dung môi nào để kết tinh ?II. Lí thuyết của kết tinh12•Độ hòa tan của một chất là lượng tối đa chất đó tan được trong một đơn vị dung môi ở một nhiệt độ nhất định. •Độ hòa tan có thể tính bằng g/l, mg/ml, phần khối lượng,…Độ hòa tan của một chất phụ thuộc vào bản chất hóa học của chất đó phụ thuộc vào tính chất và nhiệt độ của dung môi. •Đối với đa số các chất, khi nhiệt độ tăng thì độ hòa tan tăng, khi đó gọi là hòa tan “dương”. Nhưng cũng có ít trường hợp khi nhiệt độ tăng thì độ hòa tan lại giảm, khi đó gọi là hòa tan “âm”.II.1. Độ hòa tan13Vấn đề đầu tiên thực hiện một kết tinh là lựa chọn một dung môi mà vật liệu kết tinh có thể tan được.•Trong một trường hợp lý tưởng, vật liệu nên ít hòa tan ở nhiệt độ phòng và hòa tan hoàn toàn ở điểm sôi của dung môi dùng để kết tinh.•Các chất có cùng độ phân cực nên hòa tan vào nhau nghĩa là:Nếu chất tan là rất phân cực, một dung môi phân cực là cần thiết để hòa tan nóNếu chất tan là không cực, một dung môi không cực là cần thiếtII.1. Độ hòa tan14II.1. Độ hòa tan15•Đường cong hòa tan cho sulfanilamide trong cồn ethyl 95%, thể hiện trong Hình 11.2 là điển hình của nhiều hợp chất hữu cơII.1. Độ hòa tan16•Một kết tinh thành công phụ thuộc vào một sự khác biệt lớn giữa độ hòa tan của một chất trong một dung môi nóng và độ hòa tan trong dung môi khi nó lạnh.•Khi các tạp chất và sản phẩm mong muốn hòa tan bằng nhau trong cả dung môi nóng hay lạnh, thì kết quả kết tinh không hiệu quả. Hai chất hòa tan gần như bằng nhau, hiện tại với số lượng bằng nhau, không thể tách•Khi tạp chất là rất nhỏ so với tổng lượng chất rắn thì một vật liệu có thể được tinh chế bằng cách kết tinh khi cả chất mong muốn và tạp chất có độ tan tương tự nhau. Các chất mong muốn thì kết tinh khi làm lạnh nhưng các tạp chất thì không.II.2. Lí thuyết chung17•Nhìn chung, kết tinh thành công chỉ khi có một số lượng nhỏ các tạp chất.•Theo số lượng tạp chất tăng, mất đi nguyên liệu cũng phải tăng lên. •Nếu các khả năng hòa tan của hai thành phần hiện diện với số lượng bằng nhau là khác nhau, một sự tách biệt hoặc làm sạch thường xuyên thì càng tốt.•Trong một số thí nghiệm, bạn sẽ được hướng dẫn để làm lạnh hỗn hợp kết tinh trong nước đá trước khi thu thập các tinh thể bằng cách lọc.II.2. Lí thuyết chung18•Làm lạnh hỗn hợp làm tăng năng suất bằng cách giảm độ tan của chất, tuy nhiên, ngay cả ở nhiệt độ này giảm, một số sản phẩm sẽ được hòa tan trong dung môi. Không thể phục hồi tất cả sản phẩm trong một bước kết tinh, ngay cả khi hỗn hợp được làm lạnh trong một nước đá.•Một ví dụ tốt về điều này được minh họa bằng các đường cong hòa tan cho sulfanilamide thể hiện trong Hình 11.2. Độ tan của sulfanilamide ở 0°C vẫn còn đáng kể, 14 mg / ml.II.2. Lí thuyết chung19Kỹ thuật kết tinh được mô tả trong phần này được sử dụng khi trọng lượng của rắn kết tinh là lớn hơn 0,1g. Có bốn bước chính trong một kết tinh macroscale:Hòa tan chất rắnLoại bỏ các tạp chất không hòa tan [khi cần thiết]Kết tinhThu thập và làm khôIII.1. Kết tinh macroscaleIII. Phương pháp kết tinh2021A. GạnB. Giấy lọcC. Lọc bằng pipetBước 4: Thu nhận tinh thể với phếu BuchnerBước 3: Đặt một bên để làm lạnh và kết tinh [sử dụng cách A, B, C hoặc là bỏ qua]Bước 2: [Tùy chọn] loại bỏ tạp chất không tan nếu cần thiết. Bước 1: Hòa tan chất rắn22Hòa tan chất rắn23Cần thiết để sử dụng một trong ba phương pháp sau đây nếu nguyên liệu không hòa tan vẫn còn trong các dung dịch nóng hoặc nếu than hoạt đã được sử dụng.GạnGiấy lọcLọc bằng pipet•Gạn là phương pháp dễ nhất để loại bỏ các tạp chất rắn và nên được xem xét trước. Nếu lọc là cần thiết, một pipet lọc được sử dụng khi khối lượng của chất lỏng được lọc ít hơn 10 ml, và nên sử dụng lọc hấp dẫn thông qua một bộ cột lọc khi khối lượng là 10 ml hoặc lớn hơn.III.1.2. Loại bỏ các tạp chất không tan24Nếu các hạt rắn có kích thước tương đối lớn trong nó sẽ dễ dàng lắng xuống đáy bình, nó có thể được tách ra từ các dung dịch nóng bằng cách cẩn thận rót chất lỏng, và còn lại cặn lắng.Gạn25•Phương pháp này là cách hiệu quả nhất để loại bỏ các tạp chất rắn khi khối lượng chất lỏng lớn hơn 10 ml hoặc khi than hoạt tính đã được sử dụng.Dùng giấy lọc

Video liên quan