實(shí)驗(yàn)技術(shù)二十五　粗萘的提純

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

（1）了解重結(jié)晶提純的原理，掌握重結(jié)晶提純有機(jī)化合物的方法，學(xué)會(huì)重結(jié)晶操作。

（2）掌握過濾（抽濾）的操作技術(shù)，學(xué)會(huì)使用水泵（油泵）減壓和折疊濾紙的使用方法。

【實(shí)驗(yàn)原理】

重結(jié)晶是先用溶解的方式將晶體結(jié)構(gòu)全部破壞，而后再讓結(jié)晶重新生成，使得雜質(zhì)留在溶液中的一種操作過程。

固體有機(jī)物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關(guān)系，一般是溫度升高溶解度增大。將固體有機(jī)物溶解在沸騰溶劑中制得飽和溶液，冷卻后由于溶解度降低，溶液過飽和而析出結(jié)晶。利用溶劑對(duì)被提純物及雜質(zhì)的溶解度不同，可以使被提純物質(zhì)從飽和溶液中析出，而讓雜質(zhì)全部或大部分仍留在溶液中（或被過濾除去），從而達(dá)到提純目的。使用重結(jié)晶法純化固體有機(jī)物，雜質(zhì)的含量不能過多（雜質(zhì)太多還可能影響結(jié)晶速度，甚至妨礙結(jié)晶的生成）。

本實(shí)驗(yàn)用固定配比的乙醇-水混合溶劑對(duì)粗萘進(jìn)行重結(jié)晶，以保溫漏斗和折疊濾紙進(jìn)行熱過濾，目的在于初步實(shí)踐非（純）水溶劑重結(jié)晶的操作。

圖6-1　粗萘提純實(shí)驗(yàn)裝置

【實(shí)驗(yàn)裝置】

見圖6-1。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

1.溶解粗晶體

在圓底燒瓶中放置3g粗萘，加入70%乙醇20mL，投入1～2粒沸石，裝上球形冷凝管，開啟冷凝水，用水浴加熱回流數(shù)分鐘，觀察溶解情況。如不能全溶，移開火源，用滴管自冷凝管口加入70%乙醇約1mL，重新加熱回流，觀察溶解情況。如仍不能全溶，則依前法重復(fù)補(bǔ)加70%乙醇，直至恰能完全溶解，再補(bǔ)加2～3mL。

2.活性炭脫色并過濾

移去熱源，稍冷后取下冷凝管，向燒瓶中加入適量（0.5～1g）活性炭于溶液中，重新加熱回流3～5min。

趁熱用預(yù)熱好的短頸漏斗和折疊濾紙過濾，用少量熱的70%乙醇潤濕折疊濾紙后，將上述萘的熱溶液濾入干燥的100mL錐形瓶中（注意附近不應(yīng)有明火），濾畢，用少量熱70%乙醇洗滌容器和濾紙。

3.結(jié)晶

濾畢后，盛濾液的錐形瓶用玻璃塞塞好，放置冷卻，最后用水冷卻使結(jié)晶完全。如要獲得較大顆粒的結(jié)晶，在濾完后將濾液加熱使析出的結(jié)晶重新溶解，于室溫下放置，讓其慢慢冷卻。稱量一張濾紙（剪好的）與表面皿的合重，并記錄為m₁。

4.減壓過濾（又稱抽濾）

結(jié)晶完成后，用布氏漏斗抽濾（濾紙先用少量冷水潤濕，抽氣吸緊），使結(jié)晶與母液分離，并用玻璃塞擠壓，使母液盡量除去。拔下抽濾瓶上的橡皮管（或打開安全瓶上的活塞），停止抽氣。用約1mL冷的70%乙醇洗滌晶體，使晶體潤濕（可用玻璃棒使結(jié)晶松動(dòng)），然后重新抽干，如此重復(fù)1～2次。

5.干燥

將結(jié)晶移至表面皿上，攤開成薄層，空氣中晾干或在干燥器中干燥。

6.結(jié)果與分析

稱量，記錄質(zhì)量為m₂。計(jì)算回收率：（m₂－m₁）／3×100%。

得質(zhì)量約2.4g，回收率約70%，熔點(diǎn)為80～80.5℃。（萘的純品熔點(diǎn)為80.55℃）

【實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵】

1.減壓過濾

剪好的濾紙平鋪在漏斗底板上，先用少量溶劑潤濕，然后開動(dòng)抽氣泵，使濾紙緊貼在漏斗上，然后緩慢倒入待過濾的混合物，一直抽氣至無液體濾出為止。

2.活性炭脫色

活性炭用量的多少視反應(yīng)液顏色而定，不必準(zhǔn)確稱量，通常加半牛角勺即可；特別注意不可在溶液沸騰時(shí)加活性炭，以防暴沸。

3.熱過濾

短頸漏斗必須先在水浴中充分預(yù)熱，盡量減少產(chǎn)物在濾紙上結(jié)晶析出。

4.扇形濾紙的折疊

扇形濾紙的作用是增大母液與濾紙的接觸面積，加快過濾速度。在折疊扇形時(shí)要注意不要把濾紙的頂部折破。折疊濾紙的方法見“3.8.1　過濾技術(shù)”中的有關(guān)內(nèi)容。使用時(shí)將折好的濾紙打開后翻轉(zhuǎn)，放入漏斗。

【注意事項(xiàng)】

（1）活性炭脫色時(shí)，不能將其加入到已沸騰的溶液中，以防止暴沸。用量為被干燥的粗產(chǎn)品質(zhì)量的1%～5%。

（2）抽濾時(shí)要防止倒吸。

（3）溶劑的用量要適中。從減少溶解損失的方面考慮，溶劑應(yīng)盡可能避免過量，但這樣在熱過濾時(shí)會(huì)引起結(jié)晶析出，因而一般可比需要量多加20%左右的溶劑。

（4）熱過濾時(shí)溶劑易燃，過濾前務(wù)必將火熄滅，一般不要用玻璃棒引流，以免加速降溫；接收濾液的容器內(nèi)壁不要貼緊漏斗頸。

（5）有機(jī)溶劑重結(jié)晶時(shí)，要使用回流裝置。

（6）萘的熔點(diǎn)較70%乙醇的沸點(diǎn)低，加入不足量的70%乙醇加熱至沸后，萘呈熔融狀態(tài)而非溶解狀態(tài)，這時(shí)應(yīng)繼續(xù)加溶劑直至完全溶解。

【問題討論】

（1）重結(jié)晶提純的原理是什么？

（2）使用活性炭時(shí)應(yīng)注意什么？

（3）減壓過濾時(shí)應(yīng)注意什么？

【思考題】

（1）對(duì)某一有機(jī)化合物進(jìn)行重結(jié)晶時(shí)，所選擇的溶劑應(yīng)該具有哪些性質(zhì)？

（2）加熱溶解重結(jié)晶粗產(chǎn)物時(shí)，為何先加入比計(jì)算量（根據(jù)溶解度數(shù)據(jù)）略少的溶劑，然后漸漸添加至恰好溶解，最后再多加少量溶劑？

（3）為什么活性炭要在固體物質(zhì)完全溶解后加入？為什么不能在溶液沸騰時(shí)加入？

（4）將溶液進(jìn)行熱過濾時(shí)，為什么要盡可能減少溶劑的揮發(fā)？如何減少其揮發(fā)？

（5）抽濾時(shí)，為什么在關(guān)閉水泵前，先要拆開水泵與抽濾瓶間的連接或打開安全瓶活塞？

（6）在布氏漏斗中用溶劑洗滌固體時(shí)應(yīng)注意些什么？

（7）用有機(jī)溶劑重結(jié)晶時(shí)，在哪些操作上容易著火？應(yīng)該如何防范？