Zaawansowane oczyszczanie
Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych dla
Chemii Podstawowej (III r.),
Chemii Åšrodowiska (II III r.)
Informatyki Chemicznej (III r.)
Zakład Chemii Organicznej
Wydział Chemii
Uniwersytet Wrocławski
2004
Spis treści
[DF] Destylacja frakcyjna mieszaniny cieczy ..................................................................... 2
[O.1] Rozdzielenie mieszaniny kwasu benzoesowego i benzaldehydu................................ 3
[O.2] Rozdzielanie mieszaniny aniliny i nitrobenzenu......................................................... 4
[O.3] Rozdzielanie mieszaniny fenolu i nitrobenzenu.......................................................... 5
[O.4] Oczyszczanie benzaldehydu........................................................................................ 6
[O.5] Rozdzielanie mieszaniny aniliny i fenolu ................................................................... 7
[KK] Oczyszczanie kwasu karboksylowego ........................................................................ 8
[F] Oczyszczanie fenolu.................................................................................................... 9
[DF] Destylacja frakcyjna mieszaniny cieczy
Do okrągłodennej kolby destylacyjnej o pojemności 250 ml wlać 100 ml otrzymanej
mieszaniny. Wrzucić kamyczek wrzenny. Zmontować aparaturę do destylacji cieczy:
A) bez deflegmatora
Przeprowadzić destylację otrzymanej mieszaniny zbierając destylat do cylindra
miarowego. Co 2 ml zbieranego destylatu notować temperaturę wrzenia. Pozostałość po
destylacji (pogon) pozostawić w kolbie destylacyjnej.
Po skończonej destylacji zawrócić destylat do kolby destylacyjnej i przeprowadzić część
B) ćwiczenia.
B) z deflegmatorem
Powtórzyć doświadczenie z punktu A) stosując aparaturę do destylacji
z deflegmatorem. Zbieramy następujące frakcje:
" przedgon  destyluje do ustalenia siÄ™ temperatury wrzenia
" pierwszÄ… frakcjÄ™  destyluje po ustaleniu siÄ™ temperatury wrzenia
" frakcję pośrednią  destyluje do ponownego ustalenia się temperatury wrzenia
" drugÄ… frakcjÄ™  destyluje po ponownym ustaleniu siÄ™ temperatury wrzenia
Pozostałość po destylacji (pogon) pozostawić w kolbie destylacyjnej.
Co 2 ml odbieranego destylatu notujemy temperaturę wrzenia. Dla poszczególnych
czystych frakcji mierzymy współczynniki załamania światła.
W sprawozdaniu należy przedstawić wykresy zależności temperatury na szczycie nasadki
destylacyjnej od objętości otrzymanego destylatu dla obu eksperymentów, temperatury
wrzenia oraz współczynniki załamania światła otrzymanych substancji. Należy oszacować
skład objętościowy i jakościowy mieszaniny cieczy.
2
[O.1] Rozdzielenie mieszaniny kwasu benzoesowego i
benzaldehydu
Wszystkie substancje używane w trakcie ćwiczenia są niebezpieczne lub potencjalnie
niebezpieczne, należy zapoznać się z odpowiednimi kartami bezpieczeństwa.
Montujemy zestaw do destylacji z parÄ… wodnÄ….
Otrzymaną próbkę, zawierającą aldehyd benzoesowy i kwas benzoesowy, umieszczamy
w kolbie do destylacji z parą wodną, naczynie spłukujemy 100 ml wody. Powoli dodajemy
nasycony roztwór NaHCO3 aż do rozpuszczenia całej porcji kwasu i uzyskania słabo
zasadowego odczynu.
Prowadzimy destylację z parą wodną aż do uzyskania klarownego destylatu. Oddzielamy
aldehyd benzoesowy, wytrzÄ…samy przez 15 minut z bezwodnym MgSO4 i sÄ…czymy do
wytarowanego naczynia. Oznaczamy współczynnik załamania światła.
Do pozostałości po destylacji dodajemy porcję węgla aktywnego, ogrzewamy do
wrzenia, sączymy i po ostygnięciu ostrożnie zakwaszamy stężonym kwasem solnym. Po
ochłodzeniu odsączamy kwas benzoesowy, przemywamy wodą i zostawiamy do wysuszenia.
Wydzielone substancje w czystych, zamykanych i opisanych pojemnikach oddajemy
wraz ze sprawozdaniem.
Sprawozdanie, oprócz opisu wykonanych czynności, prowadzonego na bieżąco, powinno
zawierać wzory strukturalne, ilość wydzielonych substancji, współczynnik załamania światła
benzaldehydu, temperaturę topnienia kwasu benzoesowego oraz odpowiednie wartości
literaturowe i numery pomiarów.
Należy krótko wyjaśnić sposób postępowania i celowości wykonywania poszczególnych
operacji w trakcie rozdziału (schemat rozdziału i równania reakcji).
3
[O.2] Rozdzielanie mieszaniny aniliny i nitrobenzenu
Wszystkie substancje używane w trakcie ćwiczenia są niebezpieczne lub potencjalnie
niebezpieczne, należy zapoznać się z odpowiednimi kartami bezpieczeństwa.
Montujemy zestaw do destylacji z parÄ… wodnÄ….
Otrzymaną próbkę, zawierającą anilinę i nitrobenzen, umieszczamy w kolbie do
destylacji z parą wodną, naczynie spłukujemy 100 ml wody. Zawartość zakwaszamy kwasem
solnym aż do uzyskania trwałego odczynu kwaśnego.
Prowadzimy destylację z parą wodną aż do uzyskania klarownego destylatu. Oddzielamy
nitrobenzen, wytrzÄ…samy przez 15 minut z bezwodnym MgSO4 i sÄ…czymy do wytarowanego
naczynia. Oznaczamy współczynnik załamania światła.
Pozostałość w kolbie destylacyjnej alkalizujemy stężonym roztworem NaOH i
ponownie destylujemy z parÄ… wodnÄ… do uzyskania klarownego destylatu, po czym
oddestylowujemy jeszcze 100 ml roztworu. Nasycamy destylat NaCl, po czym ekstrahujemy
czterokrotnie 40 mililitrowymi porcjami eteru (pierwszymi dwoma porcjami eteru należy
uprzednio przepłukać naczynie po destylacie). Ekstrakty eterowe łączymy, przemywamy
nasyconym roztworem NaCl i suszymy stałym KOH. Jeżeli KOH upłynnia się, należy
warstwę organiczną oddzielić od wodnej i ponownie suszyć stałym KOH. Ekstrakt dekantuje
się (lub sączy przez sączek fałdowany) do kolby okrągłodennej i oddestylowuje eter,
następnie przenosi pozostałość do mniejszej kolby (100 ml), przemywając oddestylowanym
wcześniej eterem, oddestylowuje resztki eteru, a po wypuszczeniu wody z chłodnicy,
destyluje siÄ™ anilinÄ™, zbierajÄ…c frakcje wrzÄ…cÄ… w temperaturze 181-185 °C. Zebrany eter
należy przelać do pojemnika na zlewki eteru.
Wydzielone substancje w czystych, zamykanych i opisanych pojemnikach oddajemy
wraz ze sprawozdaniem.
Sprawozdanie, oprócz opisu wykonanych czynności, prowadzonego na bieżąco, powinno
zawierać wzory strukturalne, ilość wydzielonych substancji, współczynniki załamania światła
i temperatury wrzenia substancji oraz odpowiednie wartości literaturowe i numery pomiarów.
Należy krótko wyjaśnić sposób postępowania i celowości wykonywania poszczególnych
operacji w trakcie rozdziału (schemat rozdziału i równania reakcji).
4
[O.3] Rozdzielanie mieszaniny fenolu i nitrobenzenu
Wszystkie substancje używane w trakcie ćwiczenia są niebezpieczne lub potencjalnie
niebezpieczne, należy zapoznać się z odpowiednimi kartami bezpieczeństwa.
Montujemy zestaw do destylacji z parÄ… wodnÄ….
Otrzymaną próbkę, zawierającą fenol i nitrobenzen, umieszczamy w kolbie do destylacji
z parą wodną, naczynie spłukujemy 100 ml wody. Powoli dodajemy 20% roztwór NaOH aż
do uzyskania wyraz
nie zasadowego odczynu.
Prowadzimy destylację z parą wodną aż do uzyskania klarownego destylatu. Oddzielamy
nitrobenzen, wytrzÄ…samy przez 15 minut z bezwodnym MgSO4 i sÄ…czymy do wytarowanego
naczynia. Oznaczamy współczynnik załamania światła.
Pozostałość w kolbie destylacyjnej zakwaszamy rozcieńczonym (1:1) kwasem
siarkowym i ponownie destylujemy z parÄ… wodnÄ… do uzyskania klarownego destylatu,
destylat nasycamy NaCl, po czym ekstrahujemy trzykrotnie 40 mililitrowymi porcjami eteru
(pierwszymi dwoma porcjami eteru należy uprzednio przepłukać naczynie po destylacie).
Połączone wyciągi eterowe suszymy bezwodnym MgSO4, sączymy i oddestylowujemy eter.
Pozostałość powinna wykrystalizować po oziębieniu, w przeciwnym razie przenosimy
pozostałość do mniejszej kolby (100 ml), przemywając oddestylowanym wcześniej eterem,
oddestylowujemy resztki eteru i destylujemy ostrożnie fenol z małej kolbki w temperaturze
182°C. Zebrany eter należy przelać do pojemnika na zlewki eteru.
Wydzielone substancje w czystych, zamykanych i opisanych pojemnikach oddajemy wraz ze
sprawozdaniem.
Sprawozdanie, oprócz opisu wykonanych czynności, prowadzonego na bieżąco, powinno
zawierać wzory strukturalne, ilość wydzielonych substancji, współczynniki załamania światła
i temperatury wrzenia/topnienia substancji oraz odpowiednie wartości literaturowe i numery
pomiarów.
Należy krótko wyjaśnić sposób postępowania i celowości wykonywania poszczególnych
operacji w trakcie rozdziału (schemat rozdziału i równania reakcji).
5
[O.4] Oczyszczanie benzaldehydu
Wszystkie substancje używane w trakcie ćwiczenia są niebezpieczne lub potencjalnie
niebezpieczne, należy zapoznać się z odpowiednimi kartami bezpieczeństwa.
Otrzymaną próbkę alkoholowego roztworu aldehydu wytrząsamy z trzykrotną objętością
nasyconego roztworu wodorosiarczynu sodu (NaHSO3), obserwujÄ…c efekt egzotermiczny.
Wydzielony osad odsączamy pod zmniejszonym ciśnieniem, przemywamy niewielką ilością
alkoholu i pozostawiamy do wyschnięcia.
Krystaliczną pochodną rozkłada się ostrożnie 2M roztworem kwasu siarkowego,
ogrzewajÄ…c Å‚agodnie na Å‚az
ni wodnej aż do zakończenia wydzielania dwutlenku siarki
(ostrożnie). Roztwór po ochłodzeniu ekstrahuje się trzykrotnie eterem, przemywa wodą i
nasyconym roztworem NaCl, po czym suszy bezwodnym siarczanem magnezu. Po
odsączeniu środka suszącego oddestylowujemy eter, przenosimy pozostałość do mniejszej
kolby (100 ml), przemywając oddestylowanym wcześniej eterem, oddestylowujemy resztki
eteru i destylujemy aldehyd benzoesowy w temperaturze 180°C. Zebrany eter należy przelać
do pojemnika na zlewki eteru.
Wydzielone substancje w czystych, zamykanych i opisanych pojemnikach oddajemy wraz ze
sprawozdaniem.
Sprawozdanie, oprócz opisu wykonanych czynności, prowadzonego na bieżąco, powinno
zawierać wzory strukturalne, ilość wydzielonych substancji, współczynniki załamania światła
i temperatury wrzenia/topnienia substancji oraz odpowiednie wartości literaturowe i numery
pomiarów. Należy obliczyć zawartość aldehydu w otrzymanej próbce i wydajność
wydzielania aldehydu z adduktu.
Należy krótko wyjaśnić sposób postępowania i celowości wykonywania poszczególnych
operacji w trakcie rozdziału (schemat rozdziału i równania reakcji).
6
[O.5] Rozdzielanie mieszaniny aniliny i fenolu
Wszystkie substancje używane w trakcie ćwiczenia są niebezpieczne lub potencjalnie
niebezpieczne, należy zapoznać się z odpowiednimi kartami bezpieczeństwa.
Montujemy zestaw do destylacji z parą wodną. Otrzymaną próbkę, zawierającą anilinę i
fenol, umieszczamy w kolbie do destylacji z parą wodną, naczynie spłukujemy 100 ml wody.
Powoli dodajemy rozcieńczony w stosunku 1:1 kwas solny aż do uzyskania kwaśnego
odczynu.
Prowadzimy destylacjÄ™ z parÄ… wodnÄ… do uzyskania klarownego destylatu, destylat
nasycamy NaCl, po czym ekstrahujemy trzykrotnie 40 ml porcjami eteru (pierwszymi dwoma
porcjami eteru należy przepłukać naczynie po destylacie). Połączone wyciągi eterowe
suszymy bezwodnym MgSO4, sączymy i oddestylowujemy eter. Pozostałość powinna
wykrystalizować po oziębieniu, w przeciwnym razie przenosimy pozostałość do mniejszej
kolby (100 ml), przemywając oddestylowanym wcześniej eterem, oddestylowujemy resztki
eteru i destylujemy ostrożnie fenol z maÅ‚ej kolbki w temperaturze 182°C. Bezbarwny destylat
powinien zakrzepnąć. Zebrany eter należy przelać do pojemnika na zlewki eteru.
Pozostałość w kolbie destylacyjnej alkalizujemy stężonym roztworem NaOH i ponownie
destylujemy z parÄ… wodnÄ… do uzyskania klarownego destylatu, po czym oddestylowujemy
jeszcze 100 ml roztworu. Nasycamy destylat NaCl, po czym ekstrahujemy czterokrotnie 40
ml porcjami eteru (przepłukać naczynie po destylacie!). Ekstrakty eterowe łączymy,
przemywamy nasyconym roztworem NaCl i suszymy stałym KOH. Jeżeli KOH upłynnia się,
należy warstwę organiczną oddzielić od wodnej i ponownie suszyć ją stałym KOH. Ekstrakt
dekantuje się (lub sączy przez sączek fałdowany) do kolby okrągłodennej i oddestylowuje
eter, następnie przenosi pozostałość do mniejszej kolby (100 ml), przemywając
oddestylowanym wcześniej eterem, oddestylowuje resztki eteru, a po wypuszczeniu wody z
chÅ‚odnicy, destyluje siÄ™ anilinÄ™, zbierajÄ…c frakcje wrzÄ…cÄ… w temperaturze 181-185 °C. Zebrany
eter należy przelać do pojemnika na zlewki eteru.
Sprawozdanie, oprócz opisu wykonanych czynności, prowadzonego na bieżąco, powinno
zawierać wzory strukturalne, ilość wydzielonych substancji, współczynniki załamania światła
i temperatury wrzenia/topnienia substancji oraz odpowiednie wartości literaturowe i numery
pomiarów. Należy krótko wyjaśnić sposób postępowania i celowości wykonywania
poszczególnych operacji w trakcie rozdziału (schemat rozdziału i równania reakcji).
7
[KK] Oczyszczanie kwasu karboksylowego
Wszystkie substancje używane w trakcie ćwiczenia są niebezpieczne lub potencjalnie
niebezpieczne, należy zapoznać się z odpowiednimi kartami bezpieczeństwa.
Próbka może być zanieczyszczona substancjami niepolarnymi oraz solami
nieorganicznymi.
Otrzymaną próbkę rozpuszcza się w 10% roztworze NaOH i odsącza ewentualne
zanieczyszczenia stałe. Jeżeli uzyskany roztwór jest zabarwiony, dodaje się porcję węgla
aktywnego, zagotowuje i odsącza osad na gorąco. Roztwór (o temperaturze pokojowej!)
ekstrahuje się eterem (połowa objętości fazy wodnej, nie mniej niż 40 ml), a następnie
ostrożnie zakwasza rozcieńczonym w stosunku 1:1 kwasem siarkowym (należy oszacować
ilość na podstawie zużytego NaOH). Po ochłodzeniu powinien wydzielić się osad kwasu,
który odsącza się pod zmniejszonym ciśnieniem, przemywa wodą i suszy. Jeżeli kwas się nie
wydzieli, należy roztwór ekstrahować trzykrotnie 50 ml chlorku metylenu, połączone
warstwy organiczne przemyć nasyconym roztworem NaCl i wysuszyć bezwodnym
siarczanem magnezu. Po odsączeniu środka suszącego należy oddestylować chlorek metylenu
aż do momentu krystalizacji kwasu. Użyty eter i ewentualnie chlorek metylenu należy przelać
do pojemników na odpowiednie zlewki.
Uzyskany kwas karboksylowy należy przekrystalizować z metanolu, zachowując
odpowiednie środki ostrożności. Należy użyć najmniejszej niezbędnej ilości metanolu (zależy
ona od ilości kwasu i jego rozpuszczalności).
Na podstawie oznaczonej temperatury topnienia (i ewentualnych reakcji
charakterystycznych) ustala się, który kwas znajdował się w próbce.
Sprawozdanie, oprócz opisu wykonanych czynności, prowadzonego na bieżąco, powinno
zawierać wzory strukturalne, ilość wydzielonej substancji, zmierzoną temperaturę topnienia,
odpowiednie wartości literaturowe, ewentualny opis dalszej identyfikacji kwasu oraz numery
pomiarów. Należy krótko wyjaśnić sposób postępowania i celowości wykonywania
poszczególnych operacji w trakcie rozdziału (schemat rozdziału i równania reakcji).
8
[F] Oczyszczanie fenolu
Wszystkie substancje używane w trakcie ćwiczenia są niebezpieczne lub potencjalnie
niebezpieczne, należy zapoznać się z odpowiednimi kartami bezpieczeństwa.
Otrzymana próbka może być zanieczyszczona substancjami niepolarnymi oraz solami
nieorganicznymi.
Otrzymaną próbkę rozpuszcza się w 10% roztworze NaOH i odsącza ewentualne
zanieczyszczenia stałe. Jeżeli uzyskany roztwór jest zabarwiony, dodaje się porcję węgla
aktywnego, zagotowuje i odsącza osad na gorąco. Roztwór (o temperaturze pokojowej!)
ekstrahuje się eterem (połowa objętości fazy wodnej, nie mniej niż 40 ml), a następnie
ostrożnie zakwasza rozcieńczonym w stosunku 1:1 kwasem siarkowym (należy oszacować
ilość na podstawie zużytego NaOH). Po ochłodzeniu roztwór ekstrahuje się trzykrotnie 50 ml
chlorku metylenu, połączone warstwy organiczne przemywa wodą i nasyconym roztworem
NaCl, po czym suszy siarczanem magnezu. Po odsączeniu środka suszącego należy
oddestylować chlorek metylenu aż do momentu krystalizacji fenolu. Użyty eter i chlorek
metylenu należy przelać do pojemników na odpowiednie zlewki.
Na podstawie oznaczonej temperatury topnienia (i ewentualnych reakcji
charakterystycznych) ustala się, który fenol znajdował się w próbce.
Sprawozdanie, oprócz opisu wykonanych czynności, prowadzonego na bieżąco, powinno
zawierać wzory strukturalne, ilość wydzielonej substancji, zmierzoną temperaturę topnienia,
odpowiednie wartości literaturowe, ewentualny opis dalszej identyfikacji fenolu oraz numery
pomiarów. Należy krótko wyjaśnić sposób postępowania i celowości wykonywania
poszczególnych operacji w trakcie rozdziału (schemat rozdziału i równania reakcji).
9