研究有机化合物一般要经过以下几个步骤:
分离、提纯→确定实验式→确定分子式→确定分子结构
(1)分离、提纯:利用蒸馏、萃取、重结晶等方法将有机化合物从混合物中分离出来,并使其纯净化。
(2)确定实验式:利用燃烧法(李比希法)测定有机化合物中各元素的原子个数比。
(3)确定分子式:利用质谱法测定有机化合物的相对分子质量,确定有机化合物的分子式。
(4)确定分子结构:利用化学性质或红外光谱、核磁共振氢谱、X射线衍射、质谱法等,确定有机化合物的分子结构。
一、分离、提纯
常用的分离和提纯方法有蒸馏、萃取分液、重结晶等。
1、蒸馏:利用沸点不同,分离和提纯互溶的多种液态有机化合物的常用方法。
注意的问题是有机化合物的热稳定性要较高,与杂质的沸点相差较大。
下面装置用于蒸馏沸点相差更小的液体混合物。
2、萃取和分液
(1)分液:分离互不相溶的两种液态物质的方法。
分离用的仪器为(梨形)分液漏斗。
分液操作时,先将下层液体从分液漏斗的下口放出,再将上层液层从分液漏斗的上口倒出。
(2)萃取包括液-液萃取和固-液萃取。
①液-液萃取:利用待分离组分在两种不互溶的溶剂中的溶解度不同,将其从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。
下图是将碘从碘水中萃取到CCl4中的过程:
②固-液萃取:用溶剂从固体中溶解出待分离组分的过程。
比如,将人参放入白酒中浸泡得到人参酒。
3、重结晶
利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同,采用溶解后再次结晶的方式,分离提纯固体物质的方法。
注意:被提纯的物质在溶剂中的溶解度受温度变化的影响很大,能进行冷却结晶。杂质在在溶剂中的溶解度很大或很小,受温度变化的影响较小。
【探究】重结晶法提纯苯甲酸:苯甲酸中含少量NaCl和沙子,分离提纯得到纯净苯甲酸。
资料:苯甲酸为无色晶体,熔点122℃,沸点249℃。在水中溶解度如下
温度/℃ | 25 | 50 | 75 |
苯甲酸溶解度/g | 0.34 | 0.85 | 2.2 |
NaCl溶解度/g | 36.1 | 37.0 | 38.1 |
通过探究,泥沙难溶于水,在水中难以溶解,可以通过过滤除去。NaCl溶解度很大,溶于大量水后,在降温时,不会结晶。苯甲酸溶解度不大,且随温度变化较大,可以用适量的水在温度较高时溶解,然后降温形成结晶。
设计实验步骤如下
(1)取1g粗苯甲酸加入100mL烧杯中,加入50mL水,加热,搅拌,充分溶解。
(2)将溶液趁热过滤到另一个烧杯中,冷却结晶。
(3)过滤,洗涤,干燥。得到苯甲酸固体。
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