X
تبلیغات
Sientific chemistry
اخبار،تصاویر،فیلم،عکس

عنوان : تهيه  پارا نيترو آنيلين ( NITRO ANILINE )

هدف : در اين آزمايش انتظار مي رود دانشجو با مبحث نيتراسيون تركيبات آلي بيشتر آشنا شده و  مباحث ارايه شده در درس تئوري را عينا مشاهده نمايد.
 
تئوری :
 
پارا نيترو استانيليد از طريق هيدروليز در محيط اسيدي  داستيله مي شود و ايجاد پارا نيترو آنيلين مي كند. بدين ترتيب گروه استيل كه براي محافظت گروه عاملي  آمين بكار رفته بود براحتي خارج مي شود .
 

نيتراته کردن استانيليد و استيلاسيون:

زمانيکه كه نيترات يا سولفات آنيلين در درجه حرارت پايين توسط نيتريك اسيد و سولفوريك اسيد نيتره گردند، محصول داراي حدود 60% متانيتروآنيلين و 38% پارانيتروآنيلين است، كه همراه با آن مقدار كمي  ارتو نيترو آنيلين نيز وجود دارد. بعلت اكسيدشدن مقداري از آنيلين بهره بالا نمي‌باشد.

مسلما نيترو آنيلين محصول اصلي است زيرا که گروه با بار "مثبت" "NH3-" خاصيت كشندگي الكترون قوي دارد. در ضمن اين گروه شديداً باعث غيرفعال شدن جايگاههاي ارتو و پارا مي‌گردد.مقدار قابل ملاحظه‌اي از پارانيتروآنيلين به وجود مي‌آيد.

نسبت مشاهده شده براي پارا/متا ميزان اثر سوق دهندگي گروه –NH3+ را ارائه مي‌دهد. وسعت نيتراسيون پارا با قراردادن گروههاي متيل پي در پي روي اتم ازت كاهش مي‌يابد، در C6H5-N(CH3)+3 منجر به ايجاد 89% متا و 11% مشتق پارانيترو مي‌گردد.

براي كاهش اكسيداسيون و جلوگيري از اثر سوق دهندگي متا در نمك ايجادي، قبل از نيتراسيون تركيب، آمين آروماتيك را به مشتق استيل تبديل مي‌نمايند. متعاقباً گروه آمين را توسط هيدروليز با محلول آلي اسيدباز برمي‌دارند.

بدين ترتيب آنيلين به استانيليد تبديل شده تحت نيتراسيون معمولي تقريباً تمام آن به پارا نيترواستانيليد تبديل مي‌گردد، كه در اثر هيدروليز آن پارا نيتروآنيلين بدست مي‌آيد.

از آن‌جايي كه فقط مقدار جزئي از ارتو نيترواستانيليد از نيتراسيون حاصل مي‌گردد، روش غيرمستقيم در يك سري واكنش‌ها براي ايجاد ارتو بعنوان محصول اصلي بكار گرفته مي‌شود. انيلين به اسيد سولفانيليكي تبديل مي‌شود كه در آن موقعيت پارا توسط گروه So3H مسدود شده است. نيتراسيون اسيدسولفانيليك توليد -4 آمينو -3 نيتروبنزن سولفونيك اسيد مي‌نمايد، هيدروليز تركيب اخير كه توسط جوشاندن آن با اسيدسولفوريك 60% صورت مي‌گيرد، حذف گروه So3H را باعث شده و ارتو نيترو آنيلين را با حالات خصوصي بالا در اختيار مي‌گذارد.

هر 3 نيتروآنيلين بازهاي بي‌نهايت ضعيفي مي‌باشند، اما از نظر قدرت اسيدي با يكديگر تفاوت قابل ملاحظه‌اي دارند:

 ارتو > پارا > متا

مخلوط نيتروآنيلين‌ها را مي‌توان از حل نمودن آنها در اسيدآبي قوي و سپس رسوب‌گيري پي‌در پي، ايزومرهاي ارتو، متا و پارا كه توسط خنثي‌سازي آنها با آمونياك رقيق انجام مي‌شود، جدا نمود.

مواد لازم: پارانيترو استانيليد، اسيد سولفوريک غليظ،سديم هيدروکسيد 10%، اتانول

وسايل لازم: ارلن ماير در چند سايز مختلف، کاغذ صافي، حمام آب و يخ، هم زن شيشه­اي، قيف، ترازوي ديجيتالي، شيشه ساعت، قيف بوخنر،استوانه مدرج

روش كار :
مرحله 1: 10 گرم پارا نيترو استانيليد + 25 ميلي ليتر آب + 30 ميلي ليتر اسيد كلريدريك غليظ را در يك بالن رفلاكس به مدت 20 دقيقه رفلاكس كنيد.
مرحله 2: وقتي واكنش كامل شد ( چند قطره محلول را با 3 برابر حجمش توسط آب رقيق كنيد اگر شفاف
بود واكنش كامل است) حدود 50 ميلي ليتر آب اضافه كنيد.
مرحله 3 : مخلوط واكنش را در يك بشر بزرگ بريزيد و 100 گرم يخ خرد شده به آن اضافه كنيد سپس
با آمونياك غليظ و سود 10 درصد محيط را قليايي كنيد.
مرحله 4 : رسوب نارنجي متمايل به زرد را صاف كنيد و با الكل 50 درصد و يا آب كريستاليزه كنيد .

فرمول واکنش :

خطای آزمایش:

چون در حین افزایش محلول سدیم هیدروکسید مخلوط گرم می شود باید به خوبی همزده شود.

نتیجه گیری:

پارا نيترو استانيليد از طريق هيدروليز در محيط اسيدي  داستيله مي شود و ايجاد پارا نيترو

آنيلين مي كند. بدين ترتيب گروه استيل كه براي محافظت گروه عاملي  آمين بكار رفته بود

براحتي خارج مي شود  .

1-در تهیه P-نیترو آنیلین چرا به جای نیترو دار کردن آنیلین استانیلید نیترو دار و هیدرولیز می شود؟

زیرا در استانیلید گروه  آمینو بین دو گروه پذیرنده الکترون یعنی حلقه بنزن و گروه کربونیل قرار   دارد به همین دلیل خاصیت بازی ندارد و با اسیدها نمک تولید نمی کند.

2-   اگر P-نیترواستانیلید در محلول های اسیدی هیدرولیز می شودچرا هیدرولیز در نیترو دار کردن با مخلوط HNO3  و H2SO4 رخ نمی دهد؟

C6H5-NH(C=O)CH3 استانیلید می باشد که در آن گروه NHCOCH3 بر روی حلقه ی آروماتیکی وجود دارد. حال چنانچه بخواهیم یک گروه دیگر بر روی حلقه قرار دهیم، این گروه می تواند موقعیتهای ارتو، متا و پارا را اشغال نماید. یعنی گروه جدید همسایه ی گروه قبلی باشد (ارتو) و یا یک کربن از آن فاصله داشته باشد(متا) و یا دو کربن فاصله داشته باشد و در دورترین فاصله ی ممکن قرار گیرد (پارا).

استانیلید دارای نقطه ذوب 113 تا 115 درجه ی سانتیگراد و نقطه جوش 304 درجه ی سانتیگراد می باشد.
ارتو و پارا نیترواستانیلید بوسیله ی واکنش استانیلید با مخلوطی از نیتریک اسید و سولفوریک اسید بدست می آید. زیرا گروه نخست یعنی NHCOCH3 گروه حجیمی است، فرم پارا که در آن دو گروه فوق و نیترو از هم فاصله ی بیشتری دارند، پایدارتر بوده و قسمت بیشتر محصول را به خود اختصاص می دهد. اما جدا کردن ایزومرهای پارا و ارتو از طریق تقطیر جز به جز ممکن است، زیرا ابن دو ترکیب در نقطه ی جوش متفاوت هستند.
واکنش استانیلید با نیتریک اسید غلیظ سبب تولید پارانیترواستانیلید می شود. برای بالا بردن بازده می توان از نسبت 3 به 1 از سولفوریک اسید و نیتریک اسید استفاده نمود. چون این واکنش گرمازا است، باید افزایش استانیلید به اسید نیتریک غلیظ بسیار آهسته و همراه با سردکردن محیط واکنش صورت گیرد.
دکانتور یا قیف جداکننده ، وسیله ای است که به کمک آن می توان دو فاز آبی و آلی را از هم جدا نمود. این وسیله در قسمت انتها دارای یک شیر است که با باز کردن آن، لایه ی زیرین به راحتی از لایه ی بالایی جدا می شود.

 تعداد صفحات: ۳ صفحه 

+ نوشته شده در  89/09/28ساعت 17:44  توسط tannaz nasim nasrin  | 

استانیلید

تهیه استانیلید با استفاده از استیک انیدرید :

8 میلی لیتر آنیلین را با استفاده از یک استوانه مدرج در یک ارلن مایر 500 میلی لیتری بریزید ، ( آنیلین سمی است از تماس آن با پوست اجتناب کنید ) ، سپس 60 میلی لیتر آب به ارلن مایر اضافه کنید . در حالی که ارلن مایر را می چرخانید ، 10 میلی لیتر استیک انیدرید را کم کم به مخلوط اضافه کنید . در این حالت استانیلید ، رسوب می کند که محصول خام است و برای تخلیص باید آن را متبلور کرد . بنابراین ، 200 میلی لیتر آب با یک سنگ جوش در ارلن حاوی استانیلید بریزید و روی چراغ گاز که توری روی آن قرار دارد ، گرم کنید . و وقتی رسوب و مایع روغنی حل شد گاز را خاموش کنید . یک میلی لیتر از محلول را در داخل یک بشر کوچک بریزید و بگذارید سرد شود . قبل از گرم کردن مجدد ارلن مایر ، حدود یک گرم زغال به منظور رنگ زدایی و خلوص بیشتر ، به مخلوط اضافه کنید و مخلوط را به هم بزنید و صبر کنید تا چند دقیقه به آرامی بجوشد . نباید زغال را به محلول در حال جوشیدن اضافه کرد . در طول این مدت وسایل صاف کردن معمولی را آماده کنید . از قیف دم کوتاه ، کاغذ چین دار و ارلن مایر 500 میلی لیتری استفاده کنید . 100 میلی لیتر آب جوش برای شستن رسوبها و گرم کردن قیف لازم است . روی قیف 20 میلی لیتر آب داغ بریزید و سپس محلول داغ را صاف کنید . در طول صاف کردن ، محلول را روی حمام بخار گرم نگاه دارید و بهتر است عمل صاف کردن با گذاردن ارلن و قیف بر روی حمام بخار انجام پذیرد . اگر بلورها در قیف تشکیل شد ، قدری آب داغ اضافه کنید تا بلورها حل شوند . رسوبات ته ارلن را نیز با آب داغ بشویید و صاف کنید . پس از صاف کردن ، صبر کنید تا محلول سرد شود . برای کامل شدن عمل تبلور ، ارلن مایر را مدت 15 دقیقه در حمام یخ بگذارید . سپس بلورها را با استفاده از قیف بوخنر صاف کنید . بلورهای حاصل را روی شیشه ساعت بریزید تا خشک شود ( یک شب طول می کشد ) . حال نقطه ذوب و حالت ظاهری محصول خالص و متبلور را با محصول خام پیش از استفاده از زغال ، مقایسه کنید .

مکانیسم واکنش تهیه استانیلید :

 

 

 

 

 

+ نوشته شده در  89/09/28ساعت 17:36  توسط tannaz nasim nasrin  | 

Recrystallization Technique

Proper Purification of Crystalline Solids

The most common method of purifying solid organic compounds is by recrystallization. In this technique, an impure solid compound is dissolved in a solvent and then allowed to slowly crystallize out as the solution cools. As the compound crystallizes from the solution, the molecules of the other compounds dissolved in solution are excluded from the growing crystal lattice, giving a pure solid.

Crystallization of a solid is not the same as precipitation of a solid. In crystallization, there is a slow, selective formation of the crystal framework resulting in a pure compound. In precipitation, there is a rapid formation of a solid from a solution that usually produces an amorphous solid containing many trapped impurities within the solid's crystal framework. For this reason, experimental procedures that produce a solid product by precipitation always include a final recrystallization step to give the pure compound.

The process of recrystallization relies on the property that for most compounds, as the temperature of a solvent increases, the solubility of the compound in that solvent also increases. For example, much more table sugar can be dissolved in very hot water (just below the boiling point) than in water at room temperature. What will happen if a concentrated solution of hot water and sugar is allowed to cool to room temperature? As the temperature of the solution decreases, the solubility of the sugar in the water also decreases, and the sugar molecules will begin to crystallize out of the solution. (This is how rock candy is made.) This is the basic process that goes on in the recrystallization of a solid.

The steps in the recrystallization of a compound are:

  1. Find a suitable solvent for the recrystallization;
  2. Dissolve the impure solid in a minimum volume of hot solvent;
  3. Remove any insoluble impurities by filtration;
  4. Slowly cool the hot solution to crystallize the desired compound from the solution;
  5. Filter the solution to isolate the purified solid compound.

Choosing a solvent

The first consideration in purifying a solid by recrystallization is to find a suitable solvent. There are four important properties that you should look for in a good solvent for recrystallization.

  1. The compound should be very soluble at the boiling point of the solvent and only sparingly soluble in the solvent at room temperature. This difference in solubility at hot versus cold temperatures is essential for the recrystallization process. If the compound is insoluble in the chosen solvent at high temperatures, then it will not dissolve. If the compound is very soluble in the solvent at room temperature, then getting the compound to crystallize in pure form from solution is difficult. For example, water is an excellent solvent for the recrystallization of benzoic acid. At 10°C only 2.1 g of benzoic acid dissolves in 1 liter of water, while at 95 °C the solubility is 68 g/L.
  2. The unwanted impurities should be either very soluble in the solvent at room temperature or insoluble in the hot solvent. This way, after the impure solid is dissolved in the hot solvent, any undissolved impurities can be removed by filtration. After the solution cools and the desired compound crystallizes out, any remaining soluble impurities will remain dissolved in the solvent.
  3. The solvent should not react with the compound being purified. The desired compound may be lost during recrystallization if the solvent reacts with the compound.
  4. The solvent should be volatile enough to be easily removed from the solvent after the compound has crystallized. This allows for easy and rapid drying of the solid compound after it has been isolated from the solution.

Finding a solvent with the desired properties is a search done by trial and error. First, test the solubility of tiny samples of the compound in test tubes with a variety of different solvents (water, ethanol, methanol, ethyl acetate, diethyl ether, hexane, toluene, etc.) at room temperature. If the compound dissolves in the solvent at room temperature, then that solvent is unsuitable for recrystallization. If the compound is insoluble in the solvent at room temperature, then the mixture is heated to the solvent's boiling point to determine if the solid will dissolve at high temperature, and then cooled to see whether it crystallizes from the solution at room temperature.

Dissolving the solid

Once a suitable solvent is selected, place the impure solid in an Erlenmeyer flask and add a small volume of hot solvent to the flask. Erlenmeyer flasks are preferred over beakers for recrystallization because the conical shape of an Erlenmeyer flask decreases the amount of solvent lost to evaporation during heating, prevents the formation of a crust around the sides of the glass, and makes it easier to swirl the hot solution while dissolving the solid without splashing it out of the flask.

Keep the solution in the Erlenmeyer flask warm on a hot plate or in a water bath, and add small volumes of hot solvent to the flask until all of the solid just dissolves. Swirl the solution between additions of solvent and break up any lumps with a stirring rod or spatula. Occasionally there will be impurities present in the solid that are insoluble in the chosen solvent even at high temperature. If subsequent additions of solvent to the solution do not seem to dissolve any of the remaining solid, stop adding solvent to the solution (as this will decrease the percent recovery of the desired compound) and filter or decant the hot solution to remove the insoluble impurities.

Using decolorizing carbon

Colored impurities are sometimes difficult to remove from solid mixtures. These colored impurities, often due to the presence of polar or polymeric compounds, can cause a colorless organic solid to have a tint of color even after recrystallization. Decolorizing or activated carbon is used to remove the colored impurities from the sample. Decolorizing carbon is very finely divided carbon that provides high surface area to adsorb the colored impurities.

Very little decolorizing carbon is needed to remove the colored impurities from a solution. You must be judicious in your use of decolorizing carbon: if too much is used, it can adsorb the desired compound from the solution as well as the colored impurities. After the impure solid sample is dissolved in hot solvent, a small amount of decolorizing carbon, about the size of a pea, is added to the hot solution. This must be done carefully to avoid a surge of boiling from the hot solution. The solution is stirred and heated for a few minutes and then filtered hot to remove the decolorizing carbon. The resulting filtrate should be colorless and the recrystallization process continues as before.

Crystallizing the solid

After the insoluble impurities have been removed, cover the flask containing the hot filtrate with a watch glass and set it aside undisturbed to cool slowly to room temperature. As the solution cools, the solubility of the dissolved compound will decrease and the solid will begin to crystallize from the solution. After the flask has cooled to room temperature, it may be placed in an ice bath to increase the yield of solid. Do not rapidly cool the hot solution by placing the flask in an ice bath before it has cooled to room temperature-this will result in a rapid precipitation of the solid in an impure form because of trapped impurities.

Sometimes the dissolved compound fails to crystallize from the solution on cooling. If this happens, crystallization can be induced by various methods. One way to induce crystallization is by scratching the inner wall of the Erlenmeyer flask with a glass stirring rod. This is believed to release very small particles of glass which act as nuclei for crystal growth. Another method of inducing crystallization is to add a small crystal of the desired compound, called a seed crystal, to the solution. Again, this seed crystal acts as a template on which the dissolved solid will begin crystallizing. If neither of these two techniques results in crystallization, the compound was probably dissolved in too much hot solvent. If you believe that you may have too much solvent for the amount of dissolved compound, reheat the solution to boiling, boil off or distill some of the solvent, and then allow the solution to cool to room temperature again to effect crystallization.

Isolating the solid by suction filtration

Once the compound has completely precipitated from the solution, it is separated from the remaining solution (also called the mother liquor) by filtration. Typically this is done by vacuum or suction filtration using a Büchner funnel. Line the bottom of the Büchner or Hirsch funnel with a piece of filter paper that is large enough to cover the holes in the bottom plate of the funnel without curling up on the sides of the funnel. Place a neoprene adapter on the stem of the funnel and insert it in the top of a filter flask (a thick-walled Erlenmeyer flask with a side-arm) that has been securely clamped to a ringstand.

Using a piece of thick-walled vacuum tubing, connect the side-arm of the filter flask to a water aspirator. Turn the water to the aspirator on full force to create a vacuum through the system. If necessary, carefully adjust the piece of filter paper so that it covers all of the holes in the funnel, and then dampen it with a small volume of cold solvent; this will create a better seal between the filter paper and the plate in the funnel, preventing any solid from getting under the filter paper and passing through the funnel. Slowly pour the recrystallization solution into the funnel and allow the suction to pull the mother liquor through. Rinse the Erlenmeyer flask with a small volume of cold recrystallization solvent to remove any remaining solid. Add this solvent to the funnel and then wash the solid in the funnel, called the filter cake or residue, with a few milliliters of fresh, cold recrystallization solvent to remove any remaining mother liquor and dissolved impurities.

Leave the aspirator on for a few minutes and allow air to pass through the crystals to dry them. After pulling air through the crystals for a brief time, remove the vacuum from the system by disconnecting the vacuum tubing from the aspirator before turning the water off. If you turn the aspirator water off first, water can be sucked into the filter flask and may contaminate the product. The filter cake is removed from the funnel by carefully prying it from the filter using a spatula. The cake of crystals will still be slightly wet with solvent and should be allowed to dry thoroughly before measuring the weight or melting point of the solid material.

 

Important Message for Those With a Substance Abuse Problem: If you or someone you know is suffering from an addiction they need to find a Drug Rehab or Alcohol Rehab so they can recover from their substance abuse addiction. Relapse prevention is important in the addiction treatment process and is critical for long term sobreity. For more information on how to get help with an addiction please call 800-559-9503 to speak directly with a counselor.

+ نوشته شده در  89/09/28ساعت 17:25  توسط tannaz nasim nasrin  | 

 

RECRYSTALLIZATION

A pure compound is a homogeneous sample consisting only of molecules having the same structure. However, substances believed to be pure on the basis of certain criteria may actually contain small amounts of contaminants. Indeed, the presence of impurities in what were believed to be pure compounds has sometimes led to incorrect structural assignments and scientific conclusions. The possibility of making such errors was of particular concern prior to the advent of the powerful chromatographic and spectral techniques that have been developed since the 1950s. It is now relatively easy for the chemist to purify solids and liquids and to demonstrate their purity.

A compound formed in a chemical reaction or extracted from some natural source is rarely pure when initially isolated. For example, a chemical transformation intended to produce a single product almost invariably yields a reaction mixture containing a number of contaminants. These may include the products of side reactions proceeding concurrently with the main reaction, unchanged starting materials, inorganic materials, and solvents. Unfortunately, even chemicals purchased commercially are not always pure, owing to the expense of the needed purification process or to decomposition that may occur during storage.

Recrystallization of solids is a valuable technique to master because it is one of the methods used most often for purification of solids. Other techniques for purifying solids include sublimation, extraction and chromatography. Nevertheless, even when one of these alternative methods of purification has been used, the solid material thus isolated may still be recrystallized to achieve the highest possible state of purity.

The process of recrystallization involves dissolution of the solid in an appropriate solvent at an elevated temperature and the subsequent re-formation of the crystals upon cooling, so that any impurities remain in solution. This technique, called solution re crystallization, is discussed here. An alternative approach involves melting the solid in the absence of solvent and then allowing the crystals to re-form so that impurities are left in the melt. This method is seldom used in the organic laboratory because the crystals often form out of a viscous oil that contains the impurities and from which it is difficult to separate the desired pure solid. It is interesting to note, however, that this is the technique used to prepare the high-purity single crystals of silicon used in computer chips.

Almost all solids are more soluble in a hot than in a cold solvent, and solution crystallization takes advantage of this fact. Thus, if a solid is first dissolved in an amount of hot solvent insufficient to dissolve it when cold, crystals should form when the hot solution is allowed to cool. The extent of precipitation of the solid depends on the difference in its solubility in the particular solvent at temperatures between the extremes used. The upper extreme is determined by the boiling point of the solvent, whereas the lower limit is usually dictated by experimental convenience. For example, an ice-water bath is often used to cool the solution to 0 °C, whereas ice-salt and Dry Ice-acetone baths are commonly used to cool solutions to -20 °C and -78 °C, respectively. The solid should be recovered with greater efficiency at these temperatures, provided the solvent itself does not freeze.

If the impurities present in the original solid mixture have dissolved and remain dissolved after the solution is cooled, isolation of the crystals that have formed should ideally provide pure material. Alternatively, the impurities may not dissolve at all in the hot solution and may be removed by filtration before the solution is cooled. The crystals that subsequently form should be purer than the original solid mixture. Solution recrystallization is seldom quite so simple in practice, but these two idealized generalizations do outline the basic principles of the technique.

Even after a solid has been recrystallized, it may still not be pure. Thus, it is important to determine the purity of the sample, and one of the easiest methods to do this is by determining the melting point of the solid.

2 Crystallization

The technique of solution recrystallization involves the following steps:

l. Selection of an appropriate solvent.

2. Dissolution of the solid to be purified in the solvent near or at its boiling point.

3. Decolouration with an activated form of carbon, if necessary, to remove colored impurities and filtration of the hot solution to remove insoluble impurities and the decolorizing carbon.

4. Formation of crystalline solid from the solution as it cools.

5. Isolation of the purified solid by filtration.

6. Drying the crystals.

SOLVENT SELECTION

The choice of solvent is perhaps the most critical step in the process of recrystallization since the correct solvent must be selected to form a product of high purity and in good recovery or yield. Consequently a solvent should satisfy certain criteria for use in recrystallization: (a) The desired compound should be reasonably soluble in the hot solvent, about 5 g/100 mL (5 mg/100 μL) being satisfactory, and insoluble or nearly insoluble in the cold solvent. Note that the reference temperature for determination of the solubility in "cold" solvent is often taken to be room temperature. This combination of solute and solvent will allow dissolution to occur in an amount of solvent that is not unduly large and will also permit recovery of the purified product in high yield. A solvent having this type of solubility properties as a function of temperature would be said to have a favorable temperature coefficient for the desired solute. (b) Conversely, the impurities should either be insoluble in the solvent at all temperatures or must remain at least moderately soluble in the cold solvent. In other words, if the impurities are soluble, the temperature coefficient for them must be unfavorable; otherwise the desired product and the impurities would both crystallize simultaneously from solution. (c) The boiling point of the solvent should be low enough so that it can readily be removed from the crystals. (d) The boiling point of the solvent should generally be lower than the melting point of the solid being purified. (e) The solvent should not react chemically with the substance being purified.

The chemical literature is a valuable source of information about solvents suitable for recrystallizing known compounds. If the compound has not been prepared before, it is necessary to resort to trial-and-error techniques to find an appropriate solvent for recrystallization. The process of selection can be aided by consideration of some generalizations about solubility characteristics for classes of solutes. Polar compounds are normally soluble in polar solvents and insoluble in nonpolar solvents, for example, whereas nonpolar compounds are more soluble in nonpolar solvents. Such characteristics are summarized by the adage, "like dissolves like." Of course, although a highly polar compound is unlikely to be soluble in a hot, nonpolar solvent, it may be very soluble in a cold, very polar solvent. In this case, a solvent of intermediate polarity may be the choice for a satisfactory recrystallization.

The solvents commonly used in recrystallizations range widely in polarity, a property measured by the dielectric constants (ε) listed in Table 1. Those solvents with dielectric constants in the range of 2-3 are considered nonpolar, and those with constants above 10 as polar. Solvents in the 3-10 range are of intermediate polarity. Of the various solvents listed, petroleum ether deserves special mention because of its confusing common name. This solvent does not contain the ether functional group at all; rather it is a mixture of volatile aliphatic hydrocarbons obtained from the refining of petroleum. The composition and boiling point of the mixture depends on the particular distillation "cut" obtained. Thus, the boiling range of this type of solvent is usually given, as in the description, "petroleum ether, bp 60-80 °C (760 Torr)."

Crystallization 3

Occasionally a mixture of solvents is required for satisfactory recrystallization of a solute. The mixture is usually comprised of only two solvents; one of these dissolves the solute even when cold and the other one does not.

 

 

 

 

+ نوشته شده در  89/09/28ساعت 17:20  توسط tannaz nasim nasrin  | 

 

شناسايي سولفور

شناسايي مواد الي ( تست هاي شناسايي )

شناسايي کربن و هيدروژن

طبيعت ارگانيک مواد به وسيله حرارت دادن آنها بر روي چيني، پلاتين و يا هر فلز بي اثر ديگري ثابت مي ماند. ماده آلي با شعله کم و بيش دود کننده سوخته و ذغال ميشود و پس مانده سياه رنگي بر جاي ميگذارد که نشان دهنده وجود کربن است.

براي آزمايش مستقيم وجود کربن و هيدروژن به روش زير عمل مي کنيم.

حدود ۳۰۰ ميلي گرم از ماده جامد و يا نيم ميلي ليتر از ماده مايع را با ۱ الي ۲ گرم مونواکسيد مس خشک (CuO) پودر شده، در يک لوله آزمايش خشک به طور يکنواخت مخلوط کنيد و سر لوله آزمايش را با چوب پنبه سوراخداري که لوله رابطي از آن گذشته ببنديد. سر ديگر لوله رابط را وارد ظرفي محتوي سولفات مس بدون آب که سفيد رنگ است نموده و خروجي ظرف را به ظرفي محتوي آب آهک Ca(OH)­۲ اتصال دهيد. حال لوله آزمايش محتوي مخلوط ماده آلي و پودر اکسيد مس را گرم کنيد و کم کم درجه حرارت را بالا ببريد تا محتوي لوله آزمايش سرخ شود. تشکيل قطرات آب در بالاي لوله آزمايش و يا آبي رنگ شدن سولفات مس خشک دليل بر وجود هيدروژن و کدر شدن آب آهک دليل بر وجود کربن است.

● واکنشها

CuO + C ,H à CO۲ + H۲O + Cu

Ca(OH)۲ + CO۲ à CaCO۳ + H۲O

شناسايي هالوژنها

▪ آزمايش نيترات نقره

اگر در ساختمان ماده آلي نيتروژن يا گوگرد حضور داشته باشد با افزايش نيترات نقره به محلول اسيدي تهيه شده از ذوب قليايي علاوه بر هاليد نقره، رسوب سفيد AgCN يا رسوب Ag۲S نيز تشکيل ميشود که مزاحم عمل تشخيص هالوژنها هستند بنابراين قبل از رسوب دادن AgX بايد گوگرد و نيتروژن را از محيط عمل خارج سازيد، بدين طريق که به آن اسيد نيتريک غليظ افزوده و محلول حاصل را بجوشانيد تا بر اثر تبخير حجم آن به نصف تقليل داده شود، سپس آنرا سرد کرده و با حجم مساوي آب مقطر رقيق کنيد. سپس بر روي آن آزمايشات زير را انجام دهيد، اگر گوگرد و ازت وجود نداشته باشد نيازي به عمل فوق نيست.

الف) اگر در جسم آلي يک نوع هالوژن وجود داشته باشد

حدود ۲ ميلي ليتر از محلول زير صافي حاصل از ذوب قليايي را در يک لوله آزمايش بريزيد و با اسيد نيتريک رقيق آنرا اسيدي کرده مقداري محلول نيترات نقره اضافه کنيد، رسوب تشکيل شده مشخص کننده نوع هالوژن خواهد بود، مايع رويي را بر اثر سرازير کردن جدا کنيد و به رسوب محلول رقيق آمونياک اضافه نمائيد اگر رسوب سفيد بوده و به خوبي محلول در آمونياک رقيق باشد نشانه کلر، و اگر زرد کمرنگ و به سختي محلول در آمونياک باشد (کم محلول باشد) نشانه برم، اگر زرد پر رنگ و تقريبا نا محلول در آمونياک باشد نشانه وجود يد در جسم آلي است.

ب) اگر مخلوط چند هالوژن وجود داشته باشد

شناسايي يد

۲ ميلي ليتر از محلول زير صافي حاصل از ذوب قليايي را در يک لوله آزمايش بريزيد و با مقداري استيک اسيد خالص (گلاسيال)، آنرا اسيدي کنيد و سپس به آن حدود يک ميلي ليتر تتراکلريد کربن بيفزائيد و قطره قطره محلول نيتريت سديم ضمن تکان دادن شديد لوله آزمايش اضافه کنيد رنگ بنفش يا ارغواني که در لايه آلي (CCl۴) تشکيل ميشود نشانه حضور يد است.

پس از تشخيص يد، از محلول همين لوله آزمايش براي تشخيص برم استفاده کنيد. بدين طريق که مجددا مقداري محلول نيتريت سديم افزوده و مقدار جزئي گرم کنيد. بعد شديدا تکان دهيد و صبر کنيد تا دو لايه از هم جدا شوند، لايه رويي را در لوله آزمايش تميز ديگري بريزيد و لايه بنفش رنگ تتراکلريد کربن را دور بريزيد. به لايه رويي که در لوله آزمايش تميز ريخته بوديد يک ميلي ليتر تترا کلريد کربن اضافه کنيد و قطره قطره محلول ۲۰% نيتريت سديم بيفزائيد و در ضمن افزايش لوله را تکان دهيد اگر باز هم لايه زيري رنگي شد محلول سديم نيتريت بيشتري ريخته و پس از تکان دادن و سپس جدا شدن دو لايه، لايه رويي را به لوله آزمايش ديگري منتقل کنيد و لايه زيري را دور بريزيد و بر روي لايه رويي اين عمل را آنقدر تکرار کنيد تا ديگر لايه رنگي ايجاد نشود، در اين صورت ديگر در محلول شما يد وجود ندارد. حال بر روي اين محلول آزمايش تشخيص برم انجام دهيد. (توجه کنيد که اگر در ابتداي آزمايش رنگ بنفش ظاهر نشود نشانه عدم حضور يد در محلول است و بنابر اين نيازي به استخراج يد نيست و از همان ابتدا ميتوان براي تشخيص برم عمل کرد).

شناسايي برم

محلول اسيدي فوق را زير هود حرارت دهيد تا ديگر بخارات NO خارج نشود، سپس سرد کنيد. محلول را با استيک اسيد گلاسيال به شدت اسيدي کرده و مقدار کمي از دي اکسيد سرب PbO۲ اضافه نمائيد. يک تکه کاغذ صافي آغشته به محلول فلورسئين را در بالاي دهانه لوله آزمايش به دور دهانه چسبانده و حرارت دهيد (کاغذ آغشته به فلورسئين به رنگ زرد ليمويي است) دي اکسيد سرب در محلول استيک اسيد توليد استات سرب ميکند که HBr و HI را اکسيد ميکند ولي عملا تحت شرايط فوق بر HCl اثري ندارد.

چون در داخل لوله آزمايش يد وجود ندارد اگر کاغذ آزمايش فلورسئين به رنگ صورتي در آيد نشانه وجود برم در جسم آلي است (البته بايد توجه داشت که يد نيز چنين جوابي ميدهد بنابر اين بايد ابتدا يد را کاملا از محيط عمل خارج ساخت و سپس آزمايش مربوط به برم را انجام داد) براي تشخيص کلر از محتويات همين لوله استفاده ميکنيم.

شناسايي کلر

اگر در آزمايش بالا کاغذ آزمايش فلورسئين به رنگ صورتي در نيايد دليل آن است که در جسم مورد نظر برم شرکت ندارد در اين صورت لوله آزمايش را با کمي آب مقطر بشوئيد و محلول حاصل را صاف کنيد و به محلول زير صافي محلول رقيق اسيد نيتريک و نيترات نقره اضافه کنيد تشکيل رسوب سفيد کلوئيدي نشانه وجود کلر است اما اگر در آزمايش قبل کاغذ آزمايش فلورسئين به رنگ صورتي در آيد، عمل حرارت دادن را آنقدر ادامه دهيد تا ديگر کاغذ آزمايش فلورسئين را به رنگ صورتي در نياورد (در صورت لزوم مجددا کمي PbO و CH۳COOH اضافه کنيد) البته اين آزمايش را ميتوان بر محلول اوليه حاصل شده از ذوب قليايي نيز انجام داد که در اين صورت برم و يد هردو از محيط عمل خارج ميشوند در اين حالت حرارت را قطع کنيد. پس از سرد شدن محلول محتويات آنرا با کمي آب مقطر بشوئيد و صاف کنيد و به محلول زير صافي محلول رقيق اسيد نيتريک و نيترات نقره اضافه کنيد تشکيل رسوب سفيد نشانه وجود کلر در جسم آلي است در اينجا براي انحلال اين رسوب سفيد نميتوان از آمونياک استفاده کرد، و اگر به محلول کلوئيدي فوق آمونياک اضافه کنيد مقدار رسوب سفيد زيادتر خواهد شد. چرا؟ (ياد آوري: اگر يد و برم قبلا بطور کامل خارج نشده باشند، مقدار جزئي آنها نيز رسوب تقريبا سفيد ايجاد خواهد کرد که با رسوب سفيد کلريد نقره قابل اشتباه خواهد بود)

● روش تشخيص هالوژنها با استفاده از آب کلر

اگر مخلوطي از هالوژنها داشته باشيد براي تشخيص هر يک از آنها با آب کلر مطابق زير عمل کنيد:

مقدار ۲-۱ ميلي ليتر از محلول زير صافي حاصل از ذوب قليايي را به وسيله اسيد کلريدريک رقيق اسيدي کنيد و يک ميلي ليتر تتراکلريد کربن و سپس يک قطره آب کلر رقيق اضافه کنيد (به وسيله اسيدي کردن محلول ۱۰% NaCl با ۲/۰ حجمش HCl رقيق محلول آب کلر تهيه کنيد) اين محلول را به شدت تکان دهيد اگر يد وجود داشته باشد فاز تتراکلريد کربن (فاز زيري) برنگ ارغواني در مي آيد اگر افزايش آب کلر ادامه يابد رنگ ارغواني ابتدا شديد تر شده و سپس رو به کاهش مي گذارد و بالاخره ناپديد ميگردد (اکسيد شدن يد رنگي به يدات بيرنگ).

اگر در اين آزمايش برم وجود داشته باشد لايه زيري به رنگ قهوه اي يا قرمز ظاهر ميشود که با افزايش کلر اين رنگ ناپديد نخواهد گشت. بروش فوق نميتوان کلر ار در جسم آلي تشخيص داد.

شناسايي گوگرد

الف) استفاده از استات سرب: در حدود ۱ ميلي ليتر محلول زير صافي حاصل از ذوب قليايي را در يک لوله آزمايش ريخته و با استيک اسيد، اسيدي کنيد. حال به محلول حاصل چند قطره استات سرب اضافه کنيد. ايجاد رسوب سياه رنگ سولفيد سرب دليل بر وجود گوگرد در ماده آلي است.

ب) استفاده از پلمبيت سديم: در حدود ۱ ميلي ليتر محلول زير صافي حاصل از ذوب قليايي را در يک لوله آزمايش ريخته و حدود يک ميلي ليتر محلول پلمبيت سديم به آن اضافه کنيد. تشکيل رسوب سياه رنگ PbS نشانه وجود گوگرد در جسم مورد آزمايش است.

شناسايي ازت

حدود ۱ ميلي ليتر محلول صاف شده مرحله قبل را در يک لوله آزمايش ريخته و به آن کمي سولفات فرو اضافه کنيد و محلول را به آرامي و همراه با تکان دادن تا نقطه جوش حرارت دهيد و سپس بدون سرد نمودن محلول را با اسيد سولفوريک رقيق اسيدي کنيد. رسوب يا رنگ آبي پروس دليل بر وجود نيتروژن است. افزودن ۱ ميلي ليتر محلول ۵% فلوئوريد پتاسيم براي تشکيل آبي پروس مفيد است.

● ذوب قليايي

(احتياط: به هنگام کار عينک محافظ فراموش نشود) در يک لوله آزمايش کاملا خشک (حدود ۱۵۰ در ۱۲ ميليمتر غير پيرکس) يک تکه سديم کوچک تميز به ابعاد تقريبي ۴ ميليمتر بيندازيد (سديم را به وسيله کاردک تميز و خشک برداريد) و لوله را با گيره بگيريد و ته لوله را با شعله کوتاه به ملايمت حرارت دهيد تا سديم در داخل لوله ذوب شده و به صورت دود سفيد در آيد و بخارات تا ارتفاع حدود ۲ سانتي متر بالا رود، سپس لوله را از شعله دور کرده و به آن چند ذره جسم جامد (حدود ۲۰ ميلي گرم) يا حدود سه قطره مايع مورد آزمايش (ترجيحا طي چند نوبت) طوري اضافه کنيد که مستقيما در ته لوله و بر روي دود سفيد سديم ريخته شود (دقت کنيد ممکن است انفجار کوچکي رخ دهد بنابر اين اين آزمايش را حتما زير هود و تحت نظر مربي آزمايشگاه انجام دهيد) و بعد بتدريج لوله را تا سرخ شدن گرم کنيد (احتياط: موقع حرارت دادن، دهانه لوله را به طرف خود يا فرد ديگري نگيريد) سپس لوله داغ را داخل يک بشر کوچک حاوي ۱۰ ميلي ليتر آب مقطر وارد کنيد تا بشکند. مخلوط را تا جوش حرارت داده و سپس صاف کنيد محلول صاف شده بايد زلال و قليايي باشد. در صورتيکه تيره باشد، احتمالا تجزيه ناقص بوده و ذوب قليايي بايد دوباره تکرار شود.

روش ديگر استفاده از لوله آزمايش پيرکس است. در اين روش مطابق بالا عمل کنيد اما پس از ذوب قليايي اجازه دهيد لوله سرد شود و سپس ۳ الي ۴ ميلي ليتر متانول به آن اضافه کنيد تا سديم اضافي را تجزيه کند سپس بر روي آن آب مقطر بريزيد تا نصف لوله پر شود و براي چند دقيقه به ملايمت بجوشانيد. سپس مخلوط را صاف نموده و بر روي محلول آزمايشات قبلي را انجام دهيد.

+ نوشته شده در  89/09/28ساعت 17:14  توسط tannaz nasim nasrin  | 

روشهای خالص سازی » تبلور مجدد : تبلور مجدد (نوبلور سازی) (Recrystallization)
نویسنده: نسرین حسینی پور - طناز مظفری - نسیم جعفری

تبلور مجدد (نوبلور سازی) (Recrystallization):

در واکنشهای آلی محصولات بندرت به صورت خالص به دست می آیند. وقتی ماده به صورت جامد باشد معمولا آنرا در حلالی حل کرده ومجددا به صورت بلور رسوب میدهند. این عمل را تبلور مجدد می نامند.

ترکیبی که میخواهیم متبلور کنیم را باید در یک حلال یا مخلوطی از حلالهای داغ، محلول بوده ودر حالت سرد همان حلالها نامحلول باشد. عمل تخلیص در صورتی انجام میشود که ناخالصی، یا در حلال سرد محلول باشد و یا در حلال داغ نامحلول باشد. در حالت دوم محلول رابصورت داغ صاف میکنیم تا ناخالصیهای محلول جدا شوند. اگر محلول رنگی باشد و ما بدانیم که جسم مورد نظر بیرنگ است مقدار کمی از زغال رنگبر به محلول سرد اضافه نموده سپس آنرا حرارت داده، بصورت داغ صاف میکنیم. زغال رنگبر، ناخالصیهای رنگی راجذب میکند.

انتخاب محیط تبلور کار ساده ای نیست، رفتار حلالیت ترکیب یا باید شناخته شده باشد و یا باید به طریق تجربی مشخص گردد. مثلا وقتی که تبلور پارا دی بروموبنزن مورد نظر باشد مخلوطی از اتانل و آب به کار میرود. ترکیب هم در اتانول سرد و هم در اتانل داغ محلول است: از اینرو اتانول تنها، برای این کار مفید نیست. از طرف دیگر این ترکیب چه در آبسرد و چه در آب داغ کم محلول است بنابر این آب تنها نیز برای این کار مفید نیست. اما مخلوط مساوی از الکل و آب در حالت داغ حلال خوبی برای جسم است و در حالت سرد حلالیت آن جزئی است از اینرو از مخلوط این دو حلال برای تبلور پارادی بروموبنزن استفاده میشود.

بعضی مواقع عمل تبلور خودبخود صورت نمیگیرد و باید آنرا بر اثر تحریک متبلور نمود. بدین منظور یا جدار داخلی ظرف در سطح محلول را میخراشند و یا ذراتی خالص از همان جسم را در محلول سرد وارد میکنند تا تبلور شروع شود. بسیاری از ترکیبات بر اثر سرد کردن محلول یا سرد کردن به همراه هم زدن به صورت بلور در میآیند. برخی ترکیبات به صورت روغن در آمده چندین ساعت و حتی گاهی چندین روز وقت لازم است تا بلور تشکیل شود.

بطور خلاصه تبلور مجدد به روش انحلال شامل مراحل زیر است:

(1)- انتخاب حلال مناسب

(2)- انحلال جسم مورد تخلیص در نقطه جوش حلال یا نزدیک به آن

(3)- صاف کردن محلول داغ برای جداکردن ناخالصیهای نامحلول

(4)- تبلور از محلولی که درحال سرد شدن است

(5)- جداکردن بلورها از محلولی که در آن شناورهستند

(6)- شستشوی بلورها برای خارج کردن محلولی که به آنها آغشته است

(7)- خشک کردن بلورها

 

بخش عملی

          خالص سازی بنزوئیک اسید

یک گرم بنزوئیک اسید ناخالص را در ظرف ارلن مایر 50 میلی لیتری تمیزی قرار دهید. حدود 10 میلی لیتر آب به آن اضافه کنید. با چراغ گاز حرارت دهید تا به آرامی به جوش آید. در قسمتهای یک میلی لیتری به اندازه لازم آب اضافه کنید تا دیگر جسم جامدی در محلول جوشان حل نشود.

          اگر محلول رنگین است (توجه داشته باشید که بنزوئیک اسید خالص باید بیرنگ باشد) محلول را کمی سرد کنید (احتیاط: هیچگاه به محلول جوشان زغال رنگبر اضافه نکنید) حدود 1/0 گرم زغال رنگبر اضافه کنید و دوباره مخلوط را همراه با همزدن گرم کنید تا برای چند دقیقه بجوشد. مخلوط داغ را مطابق شکل (1) بصورت داغ صاف کنید. ظرف خالی را با 1 تا 2 میلی لیتر آب داغ بشویید و محلول شستشو را از صافی عبور دهید. در صورتی که محلول صاف شده هنوز رنگی باشد، عمل با زغال رنگبر را تکرار کنید. اگر طی صاف کردن بلور تشکیل شد محلول را دوباره حرارت دهید تا بلورها حل شود سپس ظرف را با شیشه ساعت یا بشر معکوسی بپوشانید و اجازه دهید به آرامی سرد شود تا به دمای اتاق برسد (اگر سریع سرد شود بلورهای ریز ایجاد میشود). سپس ظرف را برای حدود 15 دقیقه در آب یخ قرار دهید.

 

          به کمک صافی مکنده ای (تکه ای از کاغذ صافی را به اندازه کف قیف بوخنر بریده و در ته قیف قرار داده و با کمی حلال خیس کنید تا به کف قیف بوخنر بچسبد و مطابق شکل (2) دستگاه را ببندید.) بلورها را جمع آوری کنید و توده رسوب روی صافی را با دو قسمت کم آب سرد بشویید.

 

شکل (2): 1-  ارلن تصفیه (ارلن تخلیه)       2-   قیف بوخنر         3- شلنگ خلاء

 بلور ها را بر روی تکه ای کاغذ صافی یا بهتر از آن بر روی شیشه ساعتی، پخش کنید و بگذارید تا در هوا کاملا خشک شود. وزن و نقطه ذوب محصول خالص شده را پس از اینکه کاملا خشک شد اندازه بگیرید. درصد بازده را حساب کنید.

 

+ نوشته شده در  89/09/23ساعت 16:10  توسط tannaz nasim nasrin  | 

روشهای خالص سازی » استخراج : استخراج (Extraction)
نویسنده: نسرین حسینی پور - طناز مظفری - نسیم جعفری

استخراج (Extraction):

استخراج روشی است برای جداسازی که مستلزم انتقال جسمی از یک فاز به فاز دیگر میباشد. در بعضی مواقع لازم است برای بازیابی یک جسم آلی از محلول آبی از راههایی غیر از تقطیر استفاده شود. یکی از این راهها تماس دادن محلول آبی با یک حلال غیر قابل امتزاج با آب است. اگر حلال خاصیت جداسازی را داشته باشد بیشتر مواد آلی از لایه آبی به حلال آلی (حلال غیر قابل امتزاج با آب) انتقال پیدا میکند. روش استخراج مایع – مایع در جدا کردن ترکیبهای آلی از مخلوط مصرف بسیار زیادی دارد. یکی از خواص حلال که برای استخراج به کار برده میشود این است که قابلیت حل شدن آن در آب و یا هرماده دیگری که جسم آلی را در خود حل کرده کم باشد و یا بهتر از آن اینکه اصلا حل نشود. همچنین باید فرار باشد تا براحتی بتوان آنرا از ترکیب یا ترکیبات آلی استخراج شده، تقطیر نمود. با توجه به مطالب فوق جسم استخراج شونده باید در حلال استخراج کننده به خوبی حل شود و قابلیت انحلال در این حلال خیلی بیشتر از آب باشد. ضمنا حلال استخراج کننده هیچ نوع واکنشی با آب یا مواد قابل استخراج نباید بدهد. مهمترین حلالی که در استخراج به کار گرفته میشود دی اتیل اتر است که توانائی حل کردن تعداد زیادی از ترکیبات را در خود دارد. دی اتیل اتر نسبت به اکثر ترکیبات بی اثر بوده و به راحتی به وسیله یک تقطیر ساده از مخلوط بازیابی میشود. اما اشکال مهم آن این است که آتشگیر بوده و خیلی زود در هوا محترق میشود.

از نظر کمی پخش یک جسم بین دو حلال غیر قابل امتزاج را بر حسب ضریب پخش (ضریب تفکیک) K بیان میکنند.

 

بدیهی است برای این که A در یکی از دو مایع غیر قابل اختلاط کاملا حل شود، باید مقدار K بینهایت یا صفر باشد. عملا هیچ یک از این دومقدار به دست نمی آید با این حال تا زمانی که مقدار K بزرگتر از 1 و حجم حلال S برابر یا بزرگتر از حلال S' باشد مقدارجسم در حلال S بیشتر خواهد بود.

یکی دیگر از نتایج قانون پخش (معادله بالا) این است که چنانچه برای جدا کردن جسم از محلول آن در S' باید جمعا حجم معینی از حلال S به کار رود، میتوان نشان داد که انجام چند استخراج متوالی با قسمتهایی از آن حجم بهتر از یک استخراج با تمام آن حجم است. مثلا در استخراج محلول آبی بوتیریک اسید، مقدار اسیدی که به کمک دو استخراج متوالی با قسمتهای 50 میلی لیتری اتر به دست می آید، بیشتر از اسیدی است که به کمک یک استخراج با 100 میلی لیتر اتر خارج میشود. با این حال سه استخراج متوالی با قسمتهای 33 میلی لیتری بهتر خواهد بود. با این حال حدی وجود دارد که بعد از آن دیگر استخراج اضافی بازده قابل ملاحظه ای نداد. ضمنا واضح است هرچه ضریب پخش بزرگتر باشد تعداد استخراج مکرری که برای جدا کردن کامل جسم لازم است کمتر میشود.

هنگام انتخاب حلال جهت استخراج یک جزء از محلول باید چند اصل کلی را به خاطر سپرد.

(1) حلال استخراج با حلال محلول اصلی باید غیر قابل اختلاط باشند.

(2) حلال انتخابی باید برای جزء مورد نظر مناسبترین ضریب پخش و برای ناخالصیها یا اجزای دیگر ضرایب نامناسبی داشته باشد.

(3) حلال انتخابی باید مانند تبلور مجدد از نظر شیمیایی با اجزای مخلوط، واکنش نامناسبی ندهد.

(4) پس از استخراج باید بتوان حلال را به آسانی از جسم حل شده جدا کرد. معمولا حلال را با تقطیر جدا میکنند.

هنگامی که یکی از حلالها آب باشد، ضرایب پخش اسیدها و بازهای آلی به مقدار زیادی تحت تاثیر pH قرار میگیرد. اسید آلی که در pH برابر با ۷ در آب نامحلول باشد ممکن است در محلول آبی رقیق سدیم هیدروکسید یا سدیم بی کربنات کاملا حل شود. در چنین حالی خروج پروتون از اسید، باز مزدوج مربوط را ایجاد میکند و این باز به علت خاصیت یونی خود در آب که حلالی قطبی است بیشتر حل میشود.

 

 

            باز مزدوج                                             اسید آلی

 به همین روش باز آلی که در pH برابر با ۷ در آب نامحلول باشد، ممکن است در محیط اسیدی (pH کمتر از 7) مانند کلریدریک اسید کاملا حل شود. در این حالت افزایش حلالیت به علت پروتوندار شدن باز آلی به وسیله اسید آبی و ایجاد اسید مزدوج قطبی است که در آب بیشتر محلول است.

 

 

بنابراین اسیدها و بازهای آلی را میتوان به طور انتخابی از حلالهای آلی غیر قطبی مانند اتر، دی کلرومتان، بنزن و غیره به کمک استخراج با محلول آبی که pH مناسبی داشته باشد جدا کرد. با خنثی کردن محلول آبی میتوان اسید یا باز آلی اولیه را دوباره از آن به دست آورد. افزایش باز آبی به محلول اسیدی باعث ازاد شدن باز آلی میشود، در حالی که افزایش اسید آبی به محلول بازی، اسید آلی را آزاد میکند.

برای انجام استخراج محلول را در قیف جدا کننده میریزند (توجه کنید شیر بسته باشد) و به آن مقداری حلال استخراجی اضافه میکنند (قیف نباید بیش از سه چهارم پر شود). دهانه بالای قیف جدا کننده را با در لاستیکی یا سنباده ای که اکثر قیفها دارا هستند میبندند. هنگام تکان دادن قیف آنرا به نحو به خصوصی نگه میدارند.

 

 

قیف و محتویات آنرا به شدت تکان میدهند تا دو مایع غیر قابل اختلاط تا حد ممکن با هم تماس پیدا کنند. منظور از این تکان آن است که سطح تماس دو حلال افزایش بیشتری یابد تا جسم در زمان نسبتا کمتری در بین آنها پخش شود و به حالت تعادل برسد. باید هر چند ثانیه قیف را برگرداند (شیر به طرف بالا) و با احتیاط شیر آنرا باز کرد تا گاز قیف خارج شود و فشاری که در آن ایجاد شده از بین برود. این عمل مخصوصا وقتی حلالی با نقطه جوش کم به کار میرود و یا یک محلول اسیدی با سدیم بی کربنات استخراج میشود (گاز CO2 آزاد میشود) اهمیت پیدا میکند. در صورتی که این کار انجام نشود ممکن است در قیف و محتویات آن به شدت به بیرون بپرد. پس از تکان دادن کافی (حدود 2 دقیقه تکان شدید) برای آخرین بار گاز قیف را خارج میکنند و آنرا در روی حلقه ای قرار میدهند و میگذارند تا لایه ها از هم جدا شوند. پس از آن لایه پایینی را به دقت از راه شیر به داخل ظرفی ریخته و دو لایه مایع را از هم جدا میکنند.

 

 

قاعدتا لایه ها طوری جدا میشوند که حلال سنگینتر در قسمت پایین قرار میگیرد. بنابراین، آگاهی از دانسیته حلالهای مصرفی برای تشخیص لایه ها مفید است. با وجود این، این تشخیص بدون خطا نیست زیرا ممکن است ماهیت و غلظت جسم حل شده طوری باشد که دانسیته نسبی دو حلال را معکوس کند

 

بخش عملی

جداسازی اسید و باز آلی

مخلوطی شامل بنزوئیک اسید و پارا نیترو آنیلین به وزن 2 گرم را در حدود 100 میلی لیتر دی کلرو متان حل کنید. محلول حاصل را 2 بار و هر بار با 30 میلی لیتر اسید کلریدریک M6 استخراج کنید. فازهای آبی استخراج شده را در یک ظرف جمع آوری کنید. این فاز شامل کدام یک از ترکیبات فوق است؟ لایه آلی را 2 بار و هر بار با 30 میلی لیتر محلول سود M3 استخراج کنید و فازهای آبی را در یک ظرف جداگانه جمع آوری کنید. محلولهای آبی جدا شده را بسته به ماهیت آنها با اسید کلریدریک M6 و سود M3 خنثی کنید. رسوبات جمع آوری شده را پس از سرد کردن صاف کنید و با حد اقل آب مقطر سرد بشوئید.

 

+ نوشته شده در  89/09/09ساعت 15:52  توسط tannaz nasim nasrin  | 

+ نوشته شده در  89/09/02ساعت 12:27  توسط tannaz nasim nasrin  | 

distillation - برج تقطیر

تقطیر با بخار آب:

وقتی که تقطیر در مجاورت بخار ماده مخلوط نشدنی صورت می گیرد.فشار بخار یکی تحت تاثیر دیگری قرار نگرفته و مخلوط در دمایی که مجموع فشار های جزئی آن برابر فشار محیط گردد تقطیر می شود.فرایند تقطیر با بخار آب در آزمایشگاه و صنعت بطور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد .به عنوان مثال برای جدا سازی الفا پی نن-انیلین-نیترو بنزنو بسیری ازاسانس های طبیعی و روغن های معطر به کار می رود.به طور خلاصه تقطیر با بخار آب روشی را فراهم می کند که به کمک آن می توان ترکیبات آلی مایع و جامد را که فرار هستند و در آب حل نمی شوند(یا تقریبا در آن نامحلولند)در شرایط نسبتا ملایم از ترکیبات غیر فرار جدا کرد.مسلماً این روش برای موادی که در اثر تماس زیاد  با آب گرم تجزیه می شوند یا با آب واکنشی می دهند در 100درجه فشار بخارشان 5میلی متر کمتر باشد مناسب نیست

غالباٌ به کمک تقطیر با بخار آب می توان ترکیبات آلی فراری را که با آب مخلوط نمی شوند یا تقریباً با آن غیر قابل اختلاط هستند تفکیک و تخلیص کرد.در این روش مخلوط آب و جسم آلی با هم تقطیر می شوند که به 2 صورت امکان پذیر است.

1.    روش مستقیم:که مخلوط آب و ماده آلی با همدیگر حرارت داده می شوند (تقطیر به وسیله آب).

2.    روش غیر مستقیم:که بخار آب را در ظرف دیگری ایجاد کرده و از داخل ماده آلی عبور می دهند.

در تقطیر با بخار آب طبق قانون دالتون فشار بخارهای حاصله در درجه حرارت معین،برابر با مجموع فشارهای جزئی همان بخارهاست:

PT=P1+P2+P3+…

از این عبارت چنین بر می آید که همواره در هر درجه حرارتی فشار بخار کل مخلوط حتی از فشار بخار فرارترین جزء در آن درجه حرارت بیشتر است،زیرا که فشار بخار اجزای دیگر مخلوط هم دخالت میکنند.بنابراین باید درجه جوش مخلوط ترکیب های غیر قابل اختلاط کمتر از جزئی باشد که کمترین نقطه جوش را دارد.مزیت استفاده از تقطیر با بخار آب در این است که درجه حرارت در این تقطیر نسبتاً پایین است (کمتر از 100 درجه) و این روش برای خالص سازی موادی به کار می رود که نسبت به حرارت حساسند و در حرارت های بالا تجزیه می شوند.همچنین این روش برای جدا کردن ترکیب، از مخلوط  واکنشی که محتوی مقدار زیادی از مواد قیر مانند باشد مفید است.

روغن فرار گیاه رزماری یکی از پرمصرف ترین روغن های فرار گیاهی در صنایع دارویی،غذایی و آرایشی،بهداشتی است.در حال حاضر تهیه ی روغن فرار از این گیاه با روش تقطیر با آب انجام می شود.

 

روش انجام آزمایش:

5گرم پودر زیره را داخل بالون تقطیر می ریزیم.از طرفی آن را به بالونی که حاوی آب معمولی است از طریق یک لوله متصل می کنیم.دستگاه را مانند تقطیر ساده متصل می کنیم با این تفاوت که بالون حاوی آب روی هیتر قرار دارد.برای تقطیر شدن زیره از بخار آب استفاده می شود برای اینکه بخار آب سرد نشود آن را توسط مقداری پنبه ایزوله میکنیم.بخار آب سبب تقطیر زیره می شود که محصول حاصل آب+اسانس زیره است.

نتیجه آزمایش:

به طور خلاصه تقطیر با بخار آب روشی را فراهم می کند که به کمک آن می توان ترکیب های آلی مایع  جامد ی راکه فرار می باشند و در آب نامحلولند در شرایط نسبتاًملایم از ترکیب های غیرفرار جدا نمود.

 

 

شکل انواع تقطیر:

  1. تقطیر ساده

۲. تقطیر ساده مداوم

۳.تقطیر جزء به جزء

+ نوشته شده در  89/09/01ساعت 12:50  توسط tannaz nasim nasrin  | 

انواع تقطیر:

تقطیر ساده غیر مداوم : دراین روش تقطیر مخلوط حرارت داده می شود تابحال جوش درآید بخارهایی که تشکیل می شود غنی از جزء سبک مخلوط میباشد پس ازعبور ازکندانسورها (میعان کننده ها )تبدیل به مایع شده ، از سیستم تقطیر خارج می گردد .به تدریج که غلظت جزء سنگین مخلوط در مایع باقی مانده زیاد می شود ، نقطه جوش آن به تدریج بالا می رود .به این ترتیب هر لحظه از عمل تقطیر ، ترکیب فاز بخار حاصل ومایع باقی مانده تغییر می کند .

تقطیر ساده ی مداوم : در این روش ، مخلوط اولیه ( خوراک دستگاه به طور مداوم با مقدار ثابت در و.احد زمان ، در گرم کننده گرم می شود تامقداری از آن به صورت بخار درآید به محض ورود در ستون تقطیر ، جزء سبک مخلوط بخار ازجزء سنگین جدا می شود و از بالای ستون تقطیر خارج می گردد .قابل ذکر است که همیشه جزء سبک مقداری جزء سنگین وجزء سنگین نیز دارای مقداری از جزء سبک است .

تقطیر تبخیر آنی (ناگهانی ) : وقتی محلول چند جزئی مانند نفت خام را حرارت می دهیم ، اجزای تشکیل دهنده ی آن به ترتیب که سبکتر هستند زودتر بخار میشود . برعکس وقتی بخواهیم این بخارها راسرد ودوباره تبدیل به مایع کنیم ، هر کدام که سبکتر باشد ، دیرتر مایع می گردد .با توجه به این خاصیت ، می توانیم نفت خام را به روش دیگری که به آن " تقطیر آنی " گویند ، تقطیر نماییم .در این روش ، نفت خام را چنان حرارت می دهیم که ناگهان همه اجزای آن تبدیل به بخار گردد و سپس آنها را سرد می کنیم تا مایع شود . در اینجا ، بخارها به ترتیب سنگینی ، مایع می شوند یعنی هرچه سنگین تر باشند ، زودتر مایع می گرددند وبدین گونه ، اجزای نفت خام را باترتیب مایع شدن از هم جدا می کنیم .

تقطیر در خلاء : با توجه به اینکه نقطه جوش مواد سنگین نفتی نسبتا بالاست و نیاز به دما و انرژی بیشتری دارد ، واز طرف دیگر ، مقاومت این مواد در مقابل حرارت بالا کمتر می باشد و زودتر تجزیه می گردند ، لذا برای جدا کردن آنها از خلا نسبی استفاده می شود. در این صورت مواددمای پایین تر از نقطه جوش معمولی خود به جوش می آیند .در نتیجه ، تقطیر در خلاء دو فایده دارد : اول اینکه به انرژی ودمای کمتر نیاز است ، دوم اینکه مولکولها تجزیه نمی شوند .امروزه در بیشتر موارد در عمل تقطیر ، از خلاء استفاده می شود .یعنی اینکه هم تقطیر جزء به جزء و هم تقطیر آنی را در خلاء انجام می دهند .

تقطیر به کمک بخار آب : یکی دیگر ازطرق تقطیر آن است که بخارآب رادردستگاه تقطیر وارد می کنند در این صورت بی آنکه خلاء ای ایجادگردد ، اجزای نفت خام دردرجه حرارت کمتری تبخیر می شوند .این مورد معمولا زمانی انجام می شود که در نقطه جوش آب فشار بخار اجرای جداشونده بالا باشد تابه همراه بخار آب از مخلوط جدا گردند .

تقطیر آزوئوتروپی : این روش تقطیر معمولا زمانی استفاده می شود که نقطه جوش اجزاء مخلوط به هم نزدیک باشند.

جداسازی مخلوط اولیه ، با افزایش یک حلال خاص که با یکی از اجزای کلیدی ، آزوئوتروپ تشکیل می دهد ، وبعد حلال وجزء کلیدی را ازهم جدا می کنند .اغلب ، ماده افزوده شده آزوئوتروپی با نقطه جوش پایین تشکیل می دهد که به آن شکننده آزوئوتروپ می گویند .آزوئوتروپ اغلب شامل اجزای خوراک

است ، اما نسبت اجزای کلیدی به سایر اجزای خوراک خیلی متفاوت بوده وبیشتر است .مثالی از تقطیر آزوئوتروپی استفاده از بنزن برای جداسازی کامل اتانول از آب است .

که آزوئوتروپی با نقطه جوش پایین با 6/95%وزنی الکل راتشکیل می دهد .مخلوط آب – الکل با 95% وزنی الکل به ستون تقطیر آزوئوتروپی افزوده می شود وجریان غنی از بنزن

از قسمت فوقانی وارد می شود محصول ته مانده الکل تقریبا خالص است وبخار بالایی یک آزوئوتروپ سه گانه است .این بخار مایع شده به دو فاز تقسیم می شود .لایه آلی برگشت داده شده ، لایه آلی به ستون بنزن فرستاده می شود . همه بنزن ومقدار الکل در بخار بالایی گرفته شده ، به ستون اول روانه می شوند . جریان انتهایی در ستون سوم تقطیر می شود تا آب خالص ومقداری آزوئوتروپ دو گانه از آن بدست آید.

شیمیدانان آلی با تجربه به ندرت واکنش هایی را می یابد که فقط محصول ( یا محصولات ) مورد نظرش را تولید کند . علت این عمل آن است که در مخلوط واکنش همراه با محصول مورد نظر

مقادیر مختلفی ازمواد اولیه تغییر نیافته وحلال ومحصول واکنشهای جانبی که همزمان باواکنش اصلی انجام می شوند

وجود دارد .

شیمیدانان نیروی زیادی را صرف می کنند تا این ناخالصی ها را جداکنند .هدف از این تحقیق ارائه روشهای مهمی است که شیمیدانان امروزی جهت تفکیک وتخلیص ترکیبات آلی به کار می برند .تبخیر یک مایع وسپس میعان بخار براثر سرما وجمع آوری قطرات حاصل در ظرف دیگر را تقطیر می گویند .این روش برای جدا کردن مخلوط چند جزء که نقاط جوش کتفاوتی دارند سودمند است.تقطیر یکی از روشهای متداول برای خالص سازی مایعات است .نقطه جوش مایع خالصی که در طول عمل تقطیر تجزیه نمی شود ، دقیق ودر تمام مدت جوش ثابت است . برای جداسازی وتخلیص مایعات 4 نوع تقطیر در آزمایشگاه مورد استفاده قرار می گیرد .

الف) تقطیر ساده

ب ) تقطیر درفشارکم (خلاء)  

پ ) تقطیر به وسیله بخارآب

ت )تقطیر جزء به جزء

روش انجام آزمایش تقطیر ساده :

100 میلی لیتر آب والکل راداخل بالونی که داریم میریزیم وشعله زیر بالون راروشن میکنیم ودر دماهای 85و95 درجه سانتیگراد رسید مقدار حجم میعان شده راثبت میکنیم وشعله راخاموش میکنیم بعدازسرد شدن بالون مقدار حجم باقی مانده رانیز ثبت میکنیم . شکل دستگاه به صورت زیر است

 

 ۱- شعله ۲- بالن ته گرد ۳- سه راهی تقطیر ۴- دماسنج ۵- سردکننده ۶-ورودی آب ۷- خروجی آب

۸-بالن ۹- خروج هوا وبخار ۱۰- رابط خلاء حجم

   نتیجه آزمایش:ا ز تقطیر ساده برای شناسایی مواد مجهول ،تعیین نقطه جوش وخالص سازی مخلوطی که اختلاف نقطه جوش اجزاء آن بالا باشد استفاده می شود وچنانچه این اختلاف زیاد نباشد کمتر از ۸۰ درجه سانتیگراد ازتقطیر جزء به جزء استفاده می شود .

 

 

 

 

+ نوشته شده در  89/09/01ساعت 11:42  توسط tannaz nasim nasrin  |