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1、有机化合物分离与提纯技术 多媒体教案 （研究生使用）2000-051有机化合物分离与提纯技术提取沉淀除杂 减压蒸馏减压蒸馏萃取除杂萃取除杂减压蒸馏 溶解 普通蒸馏结晶重结晶 干燥2000-052有机化合物分离与提纯技术萃取,化学反应萃取,化学反应萃取, 化学反应萃取,化学反应萃取,化学反应精馏,色谱2000-053有机化合物分离与提纯技术小 结有机化合物的分离纯化常常是多种分离技术的综合 应用.制定有机化合物分离纯化方案的基础是:了解处理对象（植物材料、动物材料及反应液 等）的物质组成及各物质理化性质。尽可能了解目标物（被分离物质）的化学结 构及其理化学性质，拥有目标物可靠的检测方法。了解各种
2、分离技术的原理、应用范围和优缺点掌握有机物纯度的鉴定方法。2000-054有机化合物分离与提纯技术主要有机化合物的分离纯化技术 萃取技术液液萃取技术液固萃取技术 结晶与重结晶技术 色谱技术纸色谱薄层色谱柱色谱 蒸馏与精馏技术普通蒸馏减压蒸馏 精馏 干燥技术 纯度分析技术2000-055有机化合物分离与提纯技术一、有机实验常用玻璃仪器2000-056有机化合物分离与提纯技术二、有机物的干燥技术广义的干燥是指从目标物中除去某些液体或气体成分（如水、 有机溶剂等）的过程。狭义的干燥是指从目标物中除去水的过 程。化合物的干燥方法随物质物态和性质的不同而有所差异。1固体样品的干燥 v 如果固体样品含有的
3、液体是易挥发溶剂且样品属于非吸湿性时 ，可以减压抽干，摊在滤纸上在室温下晾干，或用红外照射快 速干燥即可。 v 如果样品是吸湿性的，且在受热后易分解，通常用干燥器或真 空干燥器干燥。 v 如果样品易吸湿，但在较高温度下稳定不分解时，则可用恒温 干燥箱烘干，干燥后密闭保存或贮存在干燥器中。如果不宜用 干燥器和干燥箱干燥的样品，量少时，可用干燥枪用低沸点溶 剂加热干燥（图114）。量大时，可用真空恒温干燥箱在低 温度下干燥。2000-057有机化合物分离与提纯技术图114 真空恒温干燥枪1盛溶剂烧瓶 2样品管 3干燥剂 4接泵活塞 5盛样品的瓷盘2000-058有机化合物分离与提纯技术表13 干燥
4、器中常用干燥剂* 真空干燥箱中不宜用浓硫酸。普通干燥器用浓硫酸（比重 1.84），每1000mL硫酸含18克硫酸钡。当硫酸浓度下降至93% 时，即有针状结晶（BaSO42H2SO4H2O）析出，再降至84%时 ，结晶变得很细，此时应更换。2000-059有机化合物分离与提纯技术2气体的干燥 主要是干燥一些有机气体和反应用到的无机气体,通 常是让气体通过装有各种干燥剂的容器(如干燥管、 干燥塔、U形管等)经干燥剂的脱水作用而获得干燥的 气体。常用于气体干燥的干燥剂种类及使用范围见表 14。2000-0510有机化合物分离与提纯技术3液体的干燥液体样品的干燥主要有共沸法除水和干燥剂脱水法两种 。共
5、沸法除水的原理是，不与水相溶的溶剂可以和水形成 共沸物，且其沸点比液体样品的沸点低，通过共沸蒸馏 ，样品中的水份首先被溶剂带走，最后剩下无水样品。 工业上制备无水乙醇就是利用乙醇（18.5%）、水 (7.4%)、苯(74.1%)能组成三元共沸物，在95%工业乙醇 中，加入一定量的苯进行共沸蒸馏，先蒸出三元共沸物 ，后再蒸出苯和乙醇的二元共沸物，最后升高温度蒸出 无水乙醇。这就是市售无水乙醇含有微量苯的原因。实 验室最常用的共沸蒸馏的溶剂是苯和甲苯。2000-0511有机化合物分离与提纯技术利用干燥剂干燥液体样品，主要是将适量干燥剂投入液 体样品中，旋摇或振摇，促进干燥剂与水作用或结合， 达到脱
6、水干燥的目的。放置一段时间（几十分钟到数小 时）滤出干燥剂，再蒸馏便可得到无水样品。常用的干 燥剂及其使用范围见表16。2000-0512有机化合物分离与提纯技术4干燥剂的脱水作用（1）吸附作用 硅胶、氧化铝、分子筛等多孔性干燥剂的脱 水作用，主要是通过吸附作用脱水。吸水物经加热失水又可活 化再生。（2）与水可逆地结合生成水合物 Na2SO4、MgSO4、CaCl2、 CaSO4、H2SO4、固体KOH、NaOH、K2CO3等属于这一类型。例如：MgSO4 + nH2O=MgSO4nH2O （n=1，2，3，4，5，6，7）Na2SO4 + nH2O=Na2SO4nH2O （n=7，10）Ca
7、Cl2 + nH2O=CaCl2nH2O （n=1，2，6）H2SO4 + H2O=H3+OHSO4-这类干燥剂吸水是可逆的。由于平衡的存在，干燥也需要静置 一定时间。2000-0513有机化合物分离与提纯技术（3）与水反应生成新的化合物 P2O5、CaO 、Na属于此类型。它们的脱水作用是通过与 水发生不可逆反应，生成新的化合物，例如 ：CaO + H2OCa(OH)2Na + H2ONaOH + 1/2H2P2O5 + 3H2O2H3PO42000-0514有机化合物分离与提纯技术2000-0515有机化合物分离与提纯技术三、 普通蒸馏蒸馏的目的主要是将两种或两种以上的液体分离开来，（一）
8、、基本原理蒸馏是将液体加热使其沸腾、汽化逸出，经冷凝作用而转化成 液体而重新收集的总过程。普通蒸馏是在常压下进行的，故又 称常压蒸馏，又称简单蒸馏。蒸馏是在液体沸腾下进行的，液体沸腾现象是在液体的蒸气压 等于外界大气压力时发生的。在恒定外界压力下，绝大多数纯 液体物质都具有各自恒定的沸点，所以，如果是纯物质，在其 蒸馏过程中，其温度是恒定的，据此，可用蒸馏法测定纯物质 的沸点和检验其纯度。一般来说，在常温下，具有较高蒸气压的液体的沸点较低，蒸 气压较低的液体沸点较高。在蒸馏时，高气压的物质总是比较 容易蒸出，低气压的物质比较难蒸出。如果体系是由具有不同 沸点的物质混合组成的，混合液的蒸气压和沸
9、点的变化情况以 及其蒸出组分情况要取决于各组分及其组成溶液的性质。2000-0516有机化合物分离与提纯技术1理想溶液 如果混合液是由相互混溶而又不相互发生作用的组分组成的均相 溶液（又称理想溶液），混合液的各组分与其相应的蒸汽压服从 拉乌尔定律。即：（1）当溶液是由一种挥发性物质与其他非挥发性物质组成的 均相溶液时，那么，混合溶液的总气压就等于这个挥发组分 的分压。而其他非挥发组分的分压当作零。因此，蒸馏出的 只有挥发性组分，蒸出液的沸点与该纯物质的沸点是相同的 ，所以，用普通蒸馏法可以把混合液中的挥发成分分离出来 。 2000-0517有机化合物分离与提纯技术（2）如果均相溶液是由两种或两
10、种以上的挥发而又不相互作用 的物质所组成，根据道尔顿（Dlton）定律，P=PA+PB+PC+。 蒸馏这种混合液时，蒸出液中将含有每一种组分，但最先蒸出液 中含有的高气压（低沸点）组分较多。最后蒸出液中含有较多的 高沸点组分。溶液的沸点也随着组分组成变化而不停的变化着， 如果组分的沸点差小于30，则没有恒定的沸点，因此利用普通 蒸馏一般是无法把它们分开，而必须采用分馏法。蒸馏后一类溶液时，有两类特殊情况：当溶液是由两个或两个以上沸点相差很大（T100）的挥 发性物质组成时，第一个低沸点组分先蒸出，高沸点组分后蒸出 。依次操作可分别蒸出第三、第四个高沸点组分。这类混合液的 蒸馏，由于在两个馏分之
11、间，往往存在一个过渡的馏分，因此在 任一组分蒸出过程中，控制合适的温度是非常重要的。蒸馏时， 应注意分别接受。2000-0518有机化合物分离与提纯技术2000-0519有机化合物分离与提纯技术在两个组分中，有一个组分的含量很少（在10%以下），这 种情况，也可以做到良好分离。2非理想溶液如果均相溶液中的组分是可以相互发生作用的，例如能 形成氢键等，那么，这种溶液是非理想溶液。这类溶液 的蒸气压就不会完全符合拉乌尔定律，因此用蒸馏的方 法不能把它们分离，而只能在某些范围内达到部分分离 。3互不混溶的挥发性组分组成的溶液如果混合溶液是由不混溶的挥发性组分组成的体系，一 般多采用分液法分离，或先经
12、蒸馏除去那些难挥发或不 挥发物质后，再用分液的办法，使他们分离。这种情况 将在水蒸气蒸馏中详细讨论。2000-0520有机化合物分离与提纯技术（二）、实验装置及安装方法1装置2安装方法蒸馏装置的安装顺序一般是从热源处开始，自下而上，从 左向右。蒸馏完毕拆卸仪器的程序和安装仪器的程序相反 。2000-0521有机化合物分离与提纯技术安装要点: v 根据加热器具的高度确定烧瓶的固定位置。固定蒸馏烧瓶的铁 夹一般夹在瓶颈部位，瓶底距离石棉网12mm，不要触及石棉 网。用水浴锅加热时，瓶底应距离浴底1cm左右。 v 温度计的水银球上限应和蒸馏头侧支管下限在同一水平线上。 v 铁夹应夹在冷凝管中心处（约
13、中部）。冷凝水从下口进入，上 口流出，上端出水口朝上，以保证冷凝套中充满水。 v 接液管与接受瓶之间不能密闭，否则可能导致爆炸。严禁用烧 杯等广口器皿接受挥发性易燃、易爆或有毒馏出液。 v 磨口玻璃仪器之间的接口应涂上适量润滑剂，尽量塞紧密，以 防漏气。各个铁夹不要夹得太紧或太松，以不脱落为度，以免 夹破仪器。 v 整套仪器应做到正确、端正，无论从正面或侧面观察，各个仪 器的中心先都要在一直线上。所有的铁夹台和铁架都应尽可能 整齐地放在仪器的背面。2000-0522有机化合物分离与提纯技术（三）、实验内容与步骤1加料借助长颈玻璃漏斗从蒸馏头上口加入待蒸馏液体，液量 一般为蒸馏瓶体积的1/32/
14、3之间为合适。加入23粒 沸石（或一端封闭的毛细管，开口朝下）。2加热和沸点测定最初用小火再逐渐加大火焰使液体沸腾，温度计的读数 就急剧上升时，应控制火焰的大小，使温度计汞球部总 是保持有液滴。这样表明气液达到平衡，温度计的读数 就是蒸馏液的沸点。火焰太小，蒸汽达不到侧支管处， 蒸馏进行太慢。由于温度计的水银球不能为蒸汽充分浸 润而使温度计读数偏低或不规则。因此，控制蒸馏速度 是整个实验的关键，一般要求蒸馏速度为每秒流出24 滴。2000-0523有机化合物分离与提纯技术v观察温度计的读数，如果有低沸点物质，则会先行 蒸出，这一部分蒸出物通常称为“前馏分”。前馏分 一旦蒸完，温度计一般趋于平衡
15、。温度平稳后，应 及时更换干燥、清洁的接受瓶，再蒸馏出的馏分就 是较纯的物质。记下这馏分的第一滴和最后一滴的 温度读数即是该馏分的沸点范围（沸程）。在需要 的馏分蒸出完后，再继续加温时，温度计读数显著 升高，此时，就应停止蒸馏。蒸馏瓶中的液体不能 完全蒸干，否则容易发生意外。 v蒸馏完毕，先停止加热，冷却后，停止通冷凝水。 按照与仪器安装相反的程序拆卸仪器。产品称量纪 录。2000-0524有机化合物分离与提纯技术注 释冷凝管的选用可根据蒸馏液体的沸点选用。蒸馏沸点在80 104的液体，用直形冷凝管。沸点超过104时，冷凝管用水 冷凝，接头处易爆裂，故应改用空气冷凝管。蒸馏沸点在80 以下的液
16、体时，可选用球形或蛇形冷凝管，因它们的冷凝接触 面积较大，冷凝效率高，但要竖直装配，对于少量液体的蒸馏 可采用关闭的恒压漏斗作接受器。为了消除液体在加热过程中的过热现象和保证沸腾的平稳进 行，常加入沸石（也可用素烧瓷片）或一端封闭的毛细管做防 爆剂。这些物质受热后，能产生细小的空气泡，成为液体的汽 化中心，可以防止蒸馏过程发生爆沸现象。当加热后才发现未 加入防爆剂时，应先停止加热使液体稍冷却后在加入，否则会 引起猛烈的暴沸。蒸馏低沸点或易燃液体时，不能用明火加热，否则易引起火 灾。故要用热浴，接受瓶应放在冰水浴中冷却。2000-0525有机化合物分离与提纯技术（四）、思考题（1）从安全和效果两方面来考虑，在进行蒸馏操作时 应注意哪些问题？（2）在蒸馏操作中，若把温度计水银球插在液面上或 者在蒸馏烧瓶支口上方将会对温度引起什么误差？（3）当加热后有液体
