MASALAH UNTUK MENELITI:
Komponen asam dan netral dari campuran akan dipisahkan dan dimurnikan dengan metode klasik
melibatkan prosedur ekstraksi dan rekristalisasi. Komponen yang akan diidentifikasi oleh titik leleh
penentuan.
LATAR BELAKANG INFORMASI:
Hal ini umumnya cukup mudah untuk melakukan konversi dari satu senyawa organik yang lain. Permasalahan yang timbul ketika salah satu upaya isolasi dan pemurnian bahan yang diinginkan. Teknik yang digunakan meliputi kromatografi, destilasi fraksional, kristalisasi fraksional, dan prosedur ekstraksi. Ini terakhir
Prosedur sangat umum ketika mencoba untuk mengisolasi komponen dengan nilai pKa yang berbeda. Keseluruhan Prosedur begitu umum digunakan sehingga sering dijelaskan dalam jurnal kimia sebagai "... bekerja sebuah
Reaksi dengan cara biasa "daripada menyajikan penjelasan rinci tentang proses. Sebagai contoh, mari kita mempertimbangkan reaksi benzoil klorida dengan anilin untuk membentuk N-phenylbenzamide.1
Setelah memungkinkan reaksi untuk berdiri untuk jangka waktu di beberapa pelarut (mungkin dengan asam atau basa katalis), reaksi dipadamkan dengan penambahan es / air. Idealnya, produk harus mengkristal dari campuran. Kita kemudian dapat mengisolasi produk kami dengan filtrasi hisap, mengkristal ke titik leleh konstan, dan kita adalah melalui. Sayangnya, kehidupan tidak selalu seperti ini kepada kami. Entah ada mengkristal, atau produk "minyak" dari solusi. Kita bisa membuang campuran reaksi pergi dan memulai lagi, berharap bahwa kali ini kita akan diberkati dengan hasil yang baik, atau kita bisa "bekerja itu dengan cara biasa."
Kita mulai dengan menyadari bahwa segala sesuatu dalam campuran reaksi harus larut dalam pelarut organik baik (Dietil eter, metil t-butil eter, kloroform, toluena, dll) atau dalam air. Perhatikan bahwa air tidak larut dengan pelarut organik dikutip. Dalam corong pemisah, dua lapisan akan membentuk dan kita bisa membuang Lapisan berair yang disertai dengan bahan anorganik atau jejak asam organik atau basa. Mengingat reaksi di atas, kita sekarang akan memiliki bahan organik - anilina bereaksi, amida, dan benzoat asam yang dihasilkan dari hidrolisis benzoil klorida-dilarutkan dalam lapisan organik.
Untuk memisahkan amina dasar dan asam karboksilat asam dari amida netral, kita mengambil keuntungan dari reaksi asam-basa dan kelarutan air dari garam yang dihasilkan pada suhu kamar. Penambahan air acid (10% HCl) ke lapisan organik akan mengubah anilin sisa untuk larut dalam air klorida anilinium. Membuang lapisan berair asam membuang anilin yang tidak diinginkan. Penambahan basa berair (10% NaOH) mengubah asam benzoat untuk larut dalam air natrium benzoat.
Sekali lagi, pemisahan lapisan daun hanya amida yang diinginkan dilarutkan dalam eter dalam corong pisah. Sapuan dengan larutan natrium klorida jenuh menghilangkan sebagian besar asam larut dalam air sisa atau dasar.
Pengeringan lapisan eter atas magnesium sulfat anhidrat atau natrium sulfat melengkapi pendahuluan. Itu zat pengering dihapus oleh decanting atau penyaringan. Pelarut organik dihilangkan dengan penguapan (atau distilasi). Pada saat ini, rekristalisasi biasanya memberikan sampel murni.
Proses baru saja dijelaskan dapat dengan mudah dimodifikasi untuk memungkinkan isolasi bahan asam dan / atau / bukan netral. Jika lapisan berair asam kini dibuat dasar (add NaOH), anilin akan dibuat ulang dari anilinium hidroklorida. Anilin akan larut dalam media air dan dapat dipisahkan dari itu, misalnya, dengan cara ekstraksi dengan eter. Jika lapisan berair dasar yang mengandung natrium benzoat kini diasamkan (HCl), asam benzoat (larut dalam air) akan mengendap dan dapat dikumpulkan oleh hisap filtrasi. Oleh karena itu, ini "bekerja-up dengan cara biasa" adalah teknik umum untuk bahan memisahkan dengan yang berbeda pKa. Sebagai aturan, asam karboksilat umumnya akan bereaksi dengan natrium bahkan lemah, basis bikarbonat (NaHCO3). Fenol, serta asam karboksilat, larut dalam natrium, basa kuat hidroksida. Amina adalah senyawa-satunya dasar yang cukup untuk larut dalam asam klorida. Semua organik lainnya senyawa pada dasarnya netral. Lihat gambar di bawah ini untuk representasi grafis dari diagram alir untuk
pemisahan campuran senyawa netral, fenol, amina, dan asam karboksilat.
Gambar 1. Representasi grafis dari skema ekstraksi berdasarkan asam-basa kimia.
SIFAT INVESTIGASI INI:
Dalam percobaan ini, Anda akan mendapatkan 4,0 g campuran yang mengandung 2,0 g bahan asam dan 2,0 g netral materi. Setiap porsi 2,0 g akan berisi 1,8 g komponen utama yang harus dimurnikan dan diidentifikasi, dan 0,2 g pengotor yang akan dihapus dan ditolak. Campuran akan terdiri sebagai berikut:
Dalam setiap kasus pengotor dipilih sangat mirip dalam jenis kimia untuk komponen utama sementara memiliki menurunkan titik leleh. Dengan demikian, kotoran ini akan memiliki kelarutan yang lebih besar dalam pelarut daripada akan dengan utama komponen. Kristalisasi tentu akan mengubah komposisi dalam arah yang diinginkan.
Pertama-tama Anda akan memisahkan campuran asam dari campuran netral dengan ekstraksi dari larutan eter dengan dasar, diikuti oleh isolasi campuran ini. Dari dua campuran Anda, Anda kemudian akan mengkristal ke konstan leleh poin (lihat Petunjuk Bermanfaat) senyawa Anda dimurnikan. Dari senyawa-senyawa yang tercantum dalam tabel,menentukan senyawa yang memenuhi syarat, dan menggunakan poin campuran leleh dengan senyawa untuk akhir identifikasi. (Pastikan Anda menyadari bahwa Anda mungkin berisi campuran salah satu dari empat besar asam komponen bersama dengan salah satu dari empat yang netral.
PROSEDUR
Bagian I. Pemisahan oleh Netralisasi dan Ekstraksi
Mendapatkan sampel 4,0 g asam-netral campuran Anda, mencatat nomor dan kemudian larutkan dalam 125 mL Erlenmeyer termos dengan total 20 mL (atau lebih jika diperlukan) eter (metil t-butil eter akan diberikan). Setelah seluruh sampel telah dilarutkan, tuangkan larutan langsung ke corong pisah Anda. Gunakan tambahan 5 mL eter untuk membilas botol dan corong, menuangkan bilas solusi ke dalam corong pisah.
Perhatian: eter didih rendah adalah yang paling mudah tersulut dari pelarut umum. Tidak ada api atau piring panas harus di sekitarnya. Juga, semua air HCl dan NaOH solusi harus diperlakukan sebagai berbahaya.
A. Fraksi Asam:
Tambahkan ke mL 20 solusi halus larutan natrium hidroksida 10%, dan mengguncang corong perlahan selama 2 menit, mengingat untuk melepaskan tekanan dalam saluran sering. (Perhatian: Tekanan uap yang tinggi dari eter akan meningkatkan tekanan di dalam corong pemisah tutup ketika terguncang!)! Jika
larutan tidak berwarna atau hampir jadi, gunakan kertas pH untuk menemukan jika lapisan air masih cukup dasar. Menggambar dari lapisan berair dan menyimpannya dalam labu Erlenmeyer 50 mL.
Jika solusi ini tidak mendasar, menambahkan tambahan 10 ml larutan natrium hidroksida 10% pada corong pemisah, kocok seperti sebelumnya, dan menyimpan kedua bagian dari larutan dalam labu Erlenmeyer 50 mL. Untuk solusi halus dalam corong, tambahkan 5 mL air dan kocok sebentar. Pisahkan dan tambahkan air ini mencuci cairan bahan berair dikumpulkan sebelumnya. Kemudian mentransfer lapisan organik dengan 50 mL kering Erlenmeyer termos.
Tanpa membilas corong pisah, tambahkan untuk itu bahan berair gabungan, serta bilas dari termos (mL 1-2 ca. air) bersama dengan mL additional10 eter. Kocok campuran, dan kemudian perlahan-lahan jalankan hanya lapisan berair ke dalam gelas yang berisi 150 mL 6 mL asam klorida pekat (atau lebih jika itu diperlukan untuk menambah bagian kedua dari dasar) dan 3 mL air, aduk selama penambahan - menggunakan kertas pH untuk memastikan solusinya adalah asam. Gabungkan lapisan eter dengan sebagian besar solusi halus.
Sementara mendinginkan suspensi asam diendapkan sampai 15-20oC, kumpulkan dengan corong Buchner dan cuci dengan air dingin. Mengatur materi disisihkan untuk melalui udara pengeringan pada kaca arloji atau secarik kertas filter. Akhirnya, mempertimbangkan campuran asam kering.
B. Fraksi Netral:
Tuang larutan halus (atau filter, jika perlu) ke dalam labu Erlenmeyer 125 mL, menggunakan 1-2 mL eter untuk membilas. Tambahkan chip mendidih dan menghapus ether oleh penguapan. Berhenti ketika 5-8 mL tetap. Hati-hati
tuangkan larutan ke dalam labu Erlenmeyer 25 tared mL, menggunakan 2-3 mL ether untuk membilas. Menguapkan eter yang tersisa dengan menggunakan mandi air panas (logam panci atau gelas dengan lapisan kecil air), mengamati hati-hati pada tidak charring padat. Campuran netral yang dihasilkan harus mengkristal pada pendinginan (beberapa menggaruk mungkin diperlukan).
Bagian II. Selektif Kristalisasi dari Senyawa dari sebuah Campuran
Pindahkan campuran yang diinginkan ke, mL 25 mL 50, atau 125 mL Erlenmeyer, memilih di antara ukuran sesuai dengan jumlah pelarut Anda berpikir mungkin diperlukan. (Jangan berencana untuk memiliki tingkat cairan di atas bagian bawah bagian kerucut dari labu) Erlenmeyer termos. selalu digunakan untuk kristalisasi kecuali alasan yang baik dan spesifik ada untuk menggunakan wadah yang berbeda dalam contoh yang diberikan. (Beakers yang memuaskan untuk kristalisasi atau untuk setiap operasi yang melibatkan mendidih cairan organik atau solusi; mereka canggung untuk terus ketika panas dan sulit untuk swirl, kerugian dengan penguapan dan bahaya kebakaran yang dihasilkan adalah
tidak perlu besar, kerak terbentuk pada permukaan dan dinding, material di dinding cenderung "merayap", melainkan mustahil untuk tahu kapan solusi benar-benar jenuh.
A. Penggunaan suatu pelarut tunggal.
Tambahkan cukup larutan ke labu untuk hanya menutupi padatan, dan panas campuran sampai mendidih, dengan menggunakan sarana yang tepat pemanasan. Jika ada benjolan yang tersisa, menghancurkan mereka dengan
ujung batang pengaduk yang telah diratakan (dengan pemanasan dan menekan ke papan asbes). Menambahkan lebih pelarut dalam porsi kecil sampai solusi sekitar jenuh diperoleh. Jangan ragu untuk pergeseran (dengan pembilasan) ke dalam labu yang lebih besar harus ini membuktikan dianjurkan. Biarkan solusi berdiri terganggu kecuali untuk menggaruk atau mungkin penyemaian dengan jejak campuran asli. Petunjuk ini mengasumsikan bahwa zat terlarut meleleh pada suhu minimal 15-20o di atas titik didih dari pelarut yang dipilih. Jika hal ini tidak terjadi, menjenuhkan solusi dengan rendah sesuai temperatur. Jika perawatan telah diambil dalam langkah-langkah awal dari isolasi, harus ada hadir pun larut.
Jika partikel larut tetap, meminta instruktur Anda untuk meminta nasihat. Penelitian ini sengaja bertujuan untuk menghindari penyaringan solusi panas dan penggunaan decolorizing arang. Bila campuran tersebut telah didinginkan hampir sampai suhu kamar, dingin dalam es, dan mengumpulkan, mencuci, dan kering
produk. Tentukan titik leleh material, timbang.
B. Penggunaan sepasang pelarut.
Jika penggunaan pelarut tunggal tampaknya tidak praktis, menempatkan campuran dalam mL 50 Erlenmeyer, tambahkan kira-kira 5 mL pelarut terlalu efektif, dan panas campuran sampai mendidih. Sekarang tambahkan anggota lain dari pasangan dalam porsi kecil (menggunakan pipet sekali pakai) ke mendidih
solusi sampai padat sedikit (atau minyak) memisahkan dan tidak akan larut kembali pada mendidih. Kosongkan solusi dengan menambahkan beberapa tetes pelarut lebih kuat. Biarkan termos dingin dengan cara biasa, akhirnya mengumpulkan produk, seperti dalam kasus di atas. Ada dua bahaya untuk menghindari, yang pertama adalah bahwa, telah disebutkan pencairan menguntungkan Titik / titik didih hubungan dan yang kedua adalah khas penggunaan pasang pelarut. Jika senyawa sangat larut dalam satu pelarut dan agak larut dalam yang lain, dan jika terlalu banyak dari pelarut pertama digunakan tidak ada jumlah pelarut kedua yang dapat memberikan solusi jenuh. Titik A adalah pertama mencapai di mana cukup dari pelarut kedua itu sendiri telah digunakan untuk melarutkan senyawa tanpa bantuan dari pelarut lebih kuat. Situasi ini dikenali oleh kegagalan solid untuk mengendap pada penambahan jumlah yang relatif besar dari pelarut kedua. Untuk percobaan ini, metanol atau etanol (rapi atau dengan air ditambahkan) harus menjadi baik rekristalisasi pelarut. The "pasangan pelarut" adalah campuran (dari berbagai proporsi) dari alcoholwater.
GAMBARAN
1. Larutkan padat dalam jumlah minimum alkohol menggunakan panas untuk membantu meminimalkan jumlah
2. Hapus tabung dari panas dan biarkan dingin sampai suhu kamar.
3. Dinginkan larutan dalam bak air es dan memungkinkan kristalisasi terjadi. Jika terjadi kristalisasi, skip to langkah 7.
4. Jika kristalisasi tidak terjadi, tambahkan air dengan hati-hati sampai mendung terus berlanjut. Gunakan menyemprotkan, diikuti oleh
Selain itu diteteskan nanti.
5. Panaskan sampai larutan menjadi jelas.
6. Angkat dari api, tambahkan kristal benih pada pendinginan dalam es-air mandi (jika diinginkan), dan memungkinkan solusi untuk mendinginkan perlahan.
7. Kumpulkan kristal.
Langkah 1-3 menggambarkan rekristalisasi pelarut tunggal, lihat Bagian A untuk rincian. Menambahkan Langkah 4-6 untuk
Prosedur mengubah metode dengan sepasang pelarut, yaitu metanol-air, seperti yang dijelaskan secara rinci dalam Bagian B.
Separation.wpd, J.E.Gurst, direvisi (mth->>>>?)
Pemisahan: Halaman $
Bagian III. Campuran lebur Poin.
Kristalisasi kedua campuran masing-masing harus diberi mencair produk dalam tingkat nilai diperoleh setelah kristalisasi pertama. (Jika seperti ini tidak terjadi, konsultasikan instruktur Anda untuk kelayakan melakukan kristalisasi ketiga). Konsultasi Data titik leleh selama empat senyawa mungkin dalam setiap
kasus, memutuskan mana yang harus diuji dengan penentuan titik leleh campuran.
Ambil jumlah yang sangat kecil dan kira-kira sama senyawa dan zat yang dikenal yang tepat, menghancurkan dan mencampur sampel gabungan sangat teliti, dan kemudian menentukan titik leleh dengan cara biasa. Ulangi dengan masing-masing zat yang kemungkinan pilihan. Anda harus mendapatkan luas dan depresi
titik leleh dalam semua kecuali satu kasus.
LAPORAN LABORATORIUM:
Dalam penelitian ini ada tiga pertimbangan utama. Dalam urutan penurunan penting, yaitu: (i) benar identifikasi zat, (ii) kemurnian bahan terisolasi, dan (iii) jumlah materi pulih. Botol sampel akhir Anda, label mereka menggunakan sistem identifikasi dianjurkan. Sertakan semua data yang biasa kecuali persentase hasil, mengganti kata "Pemulihan" untuk "Yield". Membantu Petunjuk - Asam-Netral Campuran :
* Mencairnya (atau, didih) Titik selalu dicatat sebagai rentang (awal dan akhir).
* Pemilihan pelarut tunggal harus memenuhi kriteria sebagai berikut: (i) larut padat ketika hangat atau pada titik didih, namun presipitat padat ketika didinginkan dan (ii) pb umumnya lebih rendah dibandingkan mp padat.
* Dalam kasus sepasang pelarut, "terlalu efektif" atau "kuat (strong)" pelarut mewakili dipilih pelarut yang padat akan mengkristal mudah larut di (atau dekat) suhu kamar. The cosolvent dipilih karena bercampur dengan "ampuh" pelarut.
Kristalisasi atau rekristalisasi dengan sepasang pelarut mengharuskan melarutkan padat dalam jumlah minimum dari pelarut ampuh diikuti dengan penambahan "pelarut lemah" ke titik kekeruhan yang menunjukkan curah hujan. Pemanasan untuk memperjelas solusi sekali lagi (lebih dari pelarut yang kuat mungkin diperlukan), yang memungkinkan solusi untuk mendinginkan perlahan, dan penyemaian solusi biasanya akan menghasilkan kristal formasi.
* Pasang pelarut umum digunakan di laboratorium kami adalah: (i) alkohol (metanol atau etanol baik) - air, (Ii) aseton - air, (iii) asam asetat - air, (iv) eter - metanol, dan (v) eter - heksana.
* Beberapa pelarut umum, dengan sifat konstan dielektrik (e), bp, dan kelarutan dalam air, yang tercantum dalam tabel di bawah ini. Dengan pengecualian dari air, semua mudah terbakar dan harus diperlakukan dengan hati-hati.