Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài: Các phương pháp tách hợp chất hữu cơ như chưng cất, chiết,....
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BÀI TIỂU LUẬN MƠN HỌC HÓA HỮU CƠ ĐẾ TÀI: PHƢƠNG PHÁP TÁCH BIỆT CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ Sinh Viên: HUỲNH THỊ BÍCH VÂN MSSV: 09082441 Lớp: 210405001 Ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Bời TP.HCM, tháng 11, năm 2010 Trang MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài - Mục đích nghiên cứu 3 Phƣơng pháp nghiên cứu NỘI DUNG - PHƢƠNG PHÁP KẾT TINH - 1.1 Chất cần tinh chế tan tốt dung môi nhiệt độ cao, tan tồi nhiệt độ thường, cịn tạp chất ngược lại - 1.2 Chất cần tinh chế tan tốt dung môi nhiệt độ thường, tan tồi nhiệt độ nóng, cịn tạp chất ngược lại - PHƢƠNG PHÁP CHƢNG CẤT - 2.1 Phƣơng pháp chƣng cất đơn 2.2 Phƣơng pháp cất phân đoạn 2.3 Phƣơng pháp chƣng cất chân không (hay giảm áp) - 2.4 Phƣơng pháp chƣng cất lôi nƣớc - PHƢƠNG PHÁP THĂNG HOA - PHƢƠNG PHÁP CHIẾT 4.1 Chiết lỏng – lỏng 10 4.2 Chiết lỏng - rắn 11 4.3 Chiết pha rắn 12 PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ -13 5.1 Sắc ký cột (Sắc ký hấp phụ) 14 5.2 Sắc ký giấy -14 5.3 Sắc ký lớp mỏng 15 5.4 Sắc ký khí lỏng 15 CÁC PHƢƠNG PHÁP KHÁC DỰA VÀO TÍNH CHẤT HĨA HỌC CỦA CÁC CẨU TỬ -16 6.1 Tách dựa vào khả tạo muối -16 6.2 Tách dựa vào khả tạo hợp chất có tính tan khác 17 KẾT LUẬN 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 Trang LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hóa học hữu ngành khoa học chuyên nghiên cứu hợp chất cacbon (trừ CO, CO2, H2CO3, muối cacbonat, HCN, muối xianua…) Từ đời, hóa hữu ngành nghiên cứu đầy thú vị thách thức với nhà hóa học Ngày nay, theo nghiên cứu hợp chất cacbon lên đến hàng nghìn hợp chất Những hợp chất hữu có nguồn gốc từ sống nhƣ thực vật, động vật không nguyên liệu quý sống mà nguồn dƣợc liệu quý nhƣng chúng không tồn độc lập riêng rẽ Mặt khác, phản ứng hóa hữu thƣờng xảy theo nhiều hƣớng khơng hồn tồn nhƣ hóa vơ sản phẩm thu đƣợc hỗn hợp phức tạp Vấn đề đặt để phân biệt tách chất hữu cơ, chất tự nhiên Vì giảng đƣờng đại học có mơn học làm tảng cho sinh viên tiếp xúc với phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu nhƣ: phƣơng pháp phân tích hợp chất hữu cơ, phƣơng pháp sắc ký… Không dừng đó, tách biệt hợp chất hữu đề tài nghiên cứu sáng giá Thạc sĩ, nghiên cứu sinh nhà khoa học… Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, ngành hóa nói chung hóa hữu nói riêng khơng ngừng đƣợc cải thiện Các nhà hóa học khơng ngừng tìm tịi nhiều phƣơng pháp tách chất hữu hiệu Những phƣơng pháp từ thô sơ đến đại có ứng dụng quan trọng từ phịng thí nghiệm đến cơng nghiệp Là sinh viên ngành hóa kỹ sƣ hóa tƣơng lai, nắm vững phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu điều cần thiết Vì thế, em chọn đề tài: “ PHƢƠNG PHÁP TÁCH BIỆT CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ” để tìm hiểu, nghiên cứu giới thiệu với bạn sinh viên ngành hóa Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu Trang 3 Phƣơng pháp nghiên cứu Trên sở tìm kiếm, thu thập tra cứu nguồn tài liệu từ sách hóa hữu cơ, báo khoa học thông tin từ trang web khoa học uy tính nghiên cứu phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu Sau phân tích, tổng hợp trình bày cách hệ thống, sáng tạo phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu Nội dung tiểu luận phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu Bài tiểu luận có nội dung chính: Phƣơng pháp kết tinh Phƣơng pháp chƣng cất Phƣơng pháp chiết Phƣơng pháp thăng hoa Phƣơng pháp sắc ký Các phƣơng pháp khác dựa vào tính chất hóa học Sau nội dung tiểu luận Trang NỘI DUNG PHƢƠNG PHÁP KẾT TINH Phƣơng pháp thƣờng dùng để tách tinh chế chất hữu rắn, dựa nguyên tắc chất khác có độ hịa tan khác dung mơi Ngun tắc chung Các chất khác có độ hịa tan khác dung mơi Dung mơi thích hợp thƣờng dùng dung mơi độ hịa tan chất rắn cấn tinh chế tăng nhanh theo nhiệt độ Bằng cách tạo dung dịch bảo hòa nhiệt độ cao, sau để nguội dung dịch thu đƣợc, chất rắn cần tinh chế kết tinh xuống đáy bình, tạp chất lại dung dịch Bằng cách kết tinh lại nhiều lần thu đƣợc tinh thể tinh khiết cao Việc làm chất rắn kết tinh dựa vào khác tính tan chất cần tinh chế tạp chất dung môi hay hệ dung môi.[1, trang 25-26] Các phƣơng pháp kết tinh: phƣơng pháp 1.1 Chất cần tinh chế tan tốt dung môi nhiệt độ cao, tan tồi nhiệt độ thường, cịn tạp chất ngược lại Trƣờng hợp ta sử dụng kết tinh nóng để làm chất Lƣu ý, dung mơi đƣợc chọn cho tạo đƣợc dung dịch bão hòa chất kết tinh nhiệt độ thấp nhiệt độ sôi dung mơi (khoảng 100C) để thuận tiện cho việc lọc nóng cần thiết 1.2 Chất cần tinh chế tan tốt dung môi nhiệt độ thường, tan tồi nhiệt độ nóng, cịn tạp chất ngược lại Trƣờng hợp ta thƣờng sử dụng phƣơng pháp kết tinh lạnh nhiệt độ thấp (từ - 100C đến – 400C) để làm chất Phƣơng pháp tinh chế chất lỏng Nhận xét Trang Trong phƣơng pháp làm chất kết tinh, ngồi lựa chọn hệ dung mơi ( đơn hỗn hợp) thích hợp, tạp chất thƣờng có mặt với lƣợng nhỏ đuổi khỏi dung dịch kết tinh xử lý với chất hấp phụ nhƣ than hoạt tính, đất chịu lửa, silicagen Lƣu ý, tốc độ kết tinh (phụ thuộc vào nhiệt độ thời gian kết tinh) có ý nghĩa lớn Kết tinh nhanh tinh thể bé, khó lọc hấp phụ nhiều chất bẩn; kết tinh chậm tinh thể to dễ lọc Để thu đƣợc nhiều chất tinh khiết, trình kết tinh thƣờng phải lặp lại nhiều lần, tốt dung môi khác Phƣơng pháp làm chất phƣơng pháp kết tinh thƣờng phải lặp lại nhiều lần, tốt dung môi khác Phƣơng pháp làm chất phƣơng pháp kết tinh không áp dụng đƣợc chất cần kết tinh tạo đƣợc tinh thể trộn lẫn với tạp chất.[2, trang 29-30] PHƢƠNG PHÁP CHƢNG CẤT Phƣơng pháp chƣng cất đƣợc sử dụng rộng rãi để tách làm chất lỏng chất rắn có điểm chảy khơng q cao Các phƣơng pháp chƣng cất: phƣơng pháp 2.1 Phƣơng pháp chƣng cất đơn Phƣơng pháp cất đơn sử dụng để tách làm Hình Chƣng cất chất lỏng trƣờng hợp tạp chất khơng bay bay có điểm sơi cao thấp đáng kể (khoảng 800C) so với chất phân tích Trang 2.2 Phƣơng pháp cất phân đoạn Phƣơng pháp cất phân đoạn (dƣới áp suất khí chất bền nhiệt dƣới áp suất giảm chất bền nhiệt) cho phép tách chất có điểm sơi gần tùy thuộc vào số đĩa lý thuyết cột phân đoạn có vào tốc độ cất ta tách riêng đƣợc chất lỏng có điểm cách vài độ (chẳng hạn cột có số đĩa lý thuyết 12 tách đƣợc hỗn hợp hai chất lỏng có điểm sơi cách 300C, cột có số đĩa lý thuyết 100 tách đƣợc hỗn hợp hai chất lỏng có điểm sơi cách 30C) Nhận xét Phƣơng pháp chƣng cất đơn hay chƣng cất phân đoạn dƣới áp suất giảm ngày đƣợc sử dụng phổ biến Để đuổi nhanh lƣợng dung môi lớn mà không gây mát ảnh hƣởng tới chất phân tích, phân tích lƣợng vết chất bền nhiệt, ngƣời ta sử dụng kĩ thuật chƣng cất quay dƣới áp suất giảm, bình cất đƣợc quay trịn nhờ mơtơ lắp vào ống nối bình cất ống sinh hàn 2.3 Phƣơng pháp chƣng cất chân không (hay giảm áp) Phƣơng pháp chƣng cất chân không cao (10-5 – 10-8 mmHg) hay phƣơng pháp chƣng cất phân tử chƣng cất mà khoảng cách bề mặt bốc chất lỏng bề mặt ngƣng lạnh nhỏ đoạn đƣờng tự trung bình phân tử, nghĩa đoạn đƣờng mà phân tử tự di chuyển mà không gặp phân tử khác Chẳng hạn đoạn đƣờng tự tự trung bình áp suất khác nhƣ : Áp suất (mmHg) 1,0 Đoạn đƣờng tự trung bình 0,0056 0,0562 0,1 0,01 0,001 0,562 5,62 Đoạn đƣờng tự trung bình phân tử hữu ngắn hơn, bề mặt ngƣng lạnh phải bố trí gần với bề mặt chất lỏng bốc Điều thực đƣợc ta giảm áp suất dƣ xuống đủ thấp Đối với chất sôi cao nằm khoảng 1500C < Đs < 3000C Trang cần tiến hành cất dƣới áp suất giảm để tránh phân hủy (thông thƣờng áp suất bên ngồi giảm nửa nhiệt độ sơi giảm 15 0C) Khái niệm thơng thƣờng, điểm sơi khơng cịn ý nghĩa trƣờng hợp này, khơng có cân lỏng – kéo dài, phân tử bốc đƣợc ngƣng lại Điều thuận lợi phƣơng pháp chƣng cất chân không cao “ điểm sôi” đƣợc giảm đáng kể, số trƣờng hợp tới 2000C – 3000C; nhờ chƣng cất bị phân hủy nhiệt độ cao, chất nhạy cảm với nhiệt nhƣ chất có nhiệt độ sơi cao có phân tử khối lớn nhƣ chất béo, hoocmon, vitamin… 2.4 Phƣơng pháp chƣng cất lôi nƣớc Phƣơng pháp chƣng cất lôi nƣớc tách làm chất hữu dựa vào bốc chất phân tích nhờ sục nƣớc vào hỗn hợp chất nƣớc Các chất hữu lỏng rắn tan khơng tan nƣớc có áp suất phù hợp (ít – 10mmHg 1000C) đƣợc chƣng cất với nƣớc Sự cất lôi nƣớc xảy nhiệt độ thấp nhiệt độ sơi nƣớc Điều cho khả tách làm nhiều chất có điểm sơi cao cất nhiệt độ thấp nhiệt độ sôi nƣớc Điều cho khả tách làm nhiều chất có điểm sơi cao chƣng cất nhiệt độ thấp, đặc biệt có giá trị chất bị phân hủy cất áp suất khí Nhận xét Phƣơng pháp chiết lỏng – lỏng lôi nƣớc nhƣ đề cập phƣơng pháp kết hợp cất chiết đƣợc tiến hành thiết bị riêng thừa hƣởng ƣu điểm phƣơng pháp cất lôi nƣớc phƣơng pháp chiết dung môi đƣợc phát triển ứng dụng mạnh mẽ năm gần [1, trang 26-30] PHƢƠNG PHÁP THĂNG HOA Trang Trong thăng hoa chất đƣợc chuyển hóa từ pha rắn sang pha rắn khác trực tiếp bốc mà khơng địi hỏi phải qua pha lỏng theo sơ đồ chung: Rắn Hơi Rắn Về lý thuyết, hợp chất hữu rắn chƣng cất áp suất thƣờng chân không mà không bị phân hủy thăng hoa đƣợc Điều kiện để chất rắn thăng hoa áp suất phải đạt tới môi trƣờng nhiệt độ thấp nhiệt độ nóng chảy Do chất có áp suất mơi trƣờng nhiệt độ nóng chảy chúng thăng hoa xảy dƣới áp suất khí quyển, cịn chất có nhiệt độ nóng chảy Ví dụ, số chất nhƣ long não… có khả thăng hoa (chuyển trực tiêpa từ thể rắn sang thể hơi) Ngƣời ta dùng phƣơng pháp thăng hoa áp suất thƣờng hay áp suất thấp để tinh chế chúng Phƣơng pháp thăng hoa dùng để tinh chế lƣợng nhỏ chất thu đƣợc sản phẩm tinh khiết [2, trang30-31] PHƢƠNG PHÁP CHIẾT Chiết dùng dung mơi thích hợp có khả hịa tan chất cần tách tinh chế để tách chất khỏi mơi trƣờng rắn lỏng khác Thƣờng ngƣời ta dùng dung mơi sơi thấp tan nƣớc nhƣ ete, clorofom để tách chiết chất hữu từ môi trƣờng nƣớc (các chất hữu cần tinh chế thƣờng tan nƣớc dạng nhũ tƣơng lẫn với nƣớc) Sau lắc dung môi với hỗn hợp chất cần tinh chế nƣớc, chất chuyển phần lớn lên dung mơi ta dùng phiễu chiết để tách riêng dung dịch thu đƣợc khỏi nƣớc Bằng cách lặp lại việc chiết số lần, ta tách đƣợc hồn tồn chất cần tinh chế vào dung mơi chọn, sau cất loại dung môi cất lấy chất tinh khiết nhiệt độ áp suất thích hợp Trang Ngƣời ta thƣờng chiết chất từ hỗn hợp rắn dung môi [1, trang 30] 4.1 Chiết lỏng – lỏng Chiết lỏng – lỏng kỹ thuật tách đơn giản trung thực Nó thƣờng đƣợc sử dụng để làm để tách cấu tử riêng loại cấu tử khỏi mẫu mẹ Mẫu rắn lỏng đƣợc chiết dung mơi hữu thích hợp Đối với mẫu nƣớc dung môi chiết phải không tan nƣớc Độ phân cực dung môi nằm khoảng rộng từ ankan nhƣ pentan, hexan xiclohexan đến nitrobenzen n-butanol, nhƣ dung môi clo (đặc biệt ddiclometan, clorofom) thuận lợi cho việc tách Sự lựa chọn dung mơi chiết phụ thuộc vào tính tan chất phân tích dung mơi vào dễ dàng tách đƣợc chất cần tách khỏi mẫu Có hai q trình chiết lỏng – lỏng khác nhau: chiết không liên tục (chiết đoạn) chiết liên tục Chiết đoạn Chiết đoạn đƣợc thực cách lắc mẫu với dung môi chiết phễu chiết đƣợc sử dụng trƣờng hợp có hệ số phân bố lớn bỏ qua mát chất Để thu hồi chất cần chiết có độ tinh khiết cao cần dùng phƣơng pháp chiết đoạn lặp Chiết liên tục Quá trình chiết liên tục đƣợc áp dụng cho trƣờng hợp có hệ số phân bố nhỏ, buộc phải chiết đoạn lặp nhiều lần, nên tốt ta tiến hành chiết liên tục, nhƣ trƣờng hợp không bỏ qua mát chất (chiết phân tích) Trong q trình chiết liên tục dịng dung mơi chiết liên tục dòng mẫu thiết bị riêng Chiết lỏng – lỏng cột Trang 10 Một phƣơng pháp khác đƣợc sử dụng gần chiết lỏng – lỏng cột, dựa vào định luật phân bố chất tan hai pha không trộn lẫn vào Trong phân tích chất ƣa dầu (kị nƣớc) mẫu phức tạp nhƣ dịch thể, mẫu mơi trƣờng, phân tích tồn lƣợng, việc chuẩn bị mẫu phƣơng pháp thông thƣờng (dùng phễu chiết) thƣờng gặp điều bất lợi: hình thành nhũ, tách pha tồi, tiêu tốn nhiều dung môi thời gian Phƣơng pháp chiết lỏng-lỏng cột trƣờng hợp tỏ hiệu hơn, tránh đƣợc bất lợi nêu, không cần làm khô dung dịch thu đƣợc độ thu hồi cao Nguyên tắc làm việc phƣơng pháp chiết lỏng-lỏng cột (hiện thị trƣờng có bán sẵn cột nhồi tích 1-20 ml) nhƣ sau: Cột (polietilen thủy tinh) đƣợc nhồi đất chịu lửa có lỗ rộng (thể tích lỗ cao), trơ hóa học, làm việc đƣợc khoản pH=1-13 (thí dụ nhƣ Kizengua) Mẫu nƣớc chứa chất phân tích đƣa vào cột tự đƣợc phân bố dạng phim mỏng bề mặt chất nhồi đóng vai trị nhƣ pha tĩnh Sau rửa giải xảy sử dụng chất dung môi hữu không trộn lẫn với nƣớc nhƣ đietyl ete, etyl axetat dung môi hydrocacbon clo hóa Tất chất ƣa dầu đƣợc chiết từ pha nƣớc vào pha hữu Trong trình pha nƣớc nằm lại pha tĩnh Dịch rửa giải thu đƣợc khơng bị nhũ hóa đem bốc dung môi để tiến hành phân tích tiếp mà khơng cần làm khơ Chiết đối dịng (chiết phân đoạn) Chiết phân đoạn cho phép tách chất có hệ số phân bố gần nhau, nhiên dùng địi hỏi thiết bị chuyên dụng đắt tiền không cho phép tách hỗn hợp phức tạp 4.2 Chiết lỏng - rắn Chiết lỏng - rắn đƣợc áp dụng để tách chất phân tích khỏi mẫu vật rắn (thực vật, đất, mẫu sinh học, v.v ) dung mơi thích hợp Chất phân tích mẫu vật rắn thƣờng nằm thành nang nhỏ Trang 11 phân tán chất rắn, cần nghiền nhỏ để tăng bề mặt chất tiếp xúc dung môi chất phân tích Tùy thuộc vào tính phân cực chất cần tách ta lựa chọn dung môi chiết, dung mơi hydrocacbon nhẹ chất phân cực đến dung môi hydrocacbon nhẹ chất phân cực đến dung mơi phân cực nhƣ đietyl ete, axeton, etanon kể nƣớc chất phân cực Quá trình chiết lỏng-rắn tiến hành theo phƣơng pháp chiết đoạn chiết liên tục tùy theo yêu cầu việc chiết (chiết điều chế chiết phân tích) Chiết đoạn (chiết đơn lặp) Q trình chiết đoạn có hiệu thấp so với trình chiết liên tục Trong q trình mẫu rắn đƣợc ngâm vào dung mơi cối nghiền, bình tam giác cốc thời gian (có thể khuấy lắc), sau dịch chiết đƣợc tách lắng gạn lọc quay li tâm Cặn lại đƣợc chiết tiếp đến hai lần dung môi Các dịch chiết đƣợc gộp lại (cần chiết làm khơ) cho bay (thƣờng dƣới áp suất giảm) để thu sản phẩm sử lý tiếp Chiết liên tục Quá trình chiết liên tục đƣợc thực thiết bị riêng, tốt sử dụng chiết Soclet cải tiến Trong phần thân máy chứa ống giây đựng mẫu cải tiến để nóng dung mơi bốc lên bao quanh đƣợc ống đựng mẫu, nhờ chất đƣợc chiết dung mơi nóng, khơng phải dung môi ngƣng lạnh 4.3 Chiết pha rắn Chiết pha rắn trình chiết bao gồm pha rắn pha lỏng Các cấu tử cần quan tâm chất cản trở nằm pha lỏng Khi cho chảy qua cột nhồi chất hấp thu chuyên dụng, trƣờng hợp lý tƣởng (chiết chon lọc), cấu tử cần quan tâm đƣợc lƣu giữ lại chất hấp lƣu, cịn chất cản trở khơng đƣợc lƣu giữ lại thải loại theo dịng chảy, sau chất cần quan tâm đƣợc rửa giải khỏi cột nhờ Trang 12 dung mơi thích hợp, ngƣợc lại chất cản trở đƣợc giữ lại chất hấp lƣu, cịn cấu tử cần quan tâm khơng bị lƣu giữ lại khỏi cột Trong đa số trƣờng hợp thƣờng cấu tử cần quan tâm chất cản trở bị lƣu giữ chất hấp lƣu Khi cần rửa chọn lọc dung môi, dung dịch đủ mạnh để loại bỏ chất cản trở, nhƣng lại đủ yếu để cấu tử cần quan tâm nằm lại sau, rửa giải chọn lọc chất cần quan tâm dung môi để lại chất cản trở bị lƣu giữ mạnh chất hấp lƣu Chiết pha rắn làm việc dựa nguyên tắc sắc ký lỏng Nhờ tƣơng tác mạnh nhƣng bất thuận nghịch chất phân tích bề mặt pha tĩnh, nhƣ tƣơng tác kỵ nƣớc, phân cực trao đổi ion, tƣơng tác pha tĩnh chất cản trở mẫu khơng xảy mức độ khác chất cần quan tâm khác tính chất hóa học vật lý chất phân tích chất cản trở, mà chúng đƣợc lƣu giữ phạm vi khác Điều đạt đƣợc nhờ thay đổi pH lực ion dung dịch mẫu Trong điều kiện nhƣ vậy, chất phân tích đƣợc lƣu giữ, làm giàu nhƣ giải hẹp pha tĩnh đƣợc rửa giải chọn lọc khỏi cột dung mơi thích hợp [2, trang 7-26] PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ Phƣơng pháp sắc ký đƣợc Xvet phát minh để tách chất hấp phụ từ đầu kỉ XX (1903) đến trở thành phƣơng pháp định tính, định lƣợng, tinh chế quan trọng hóa học hữu Sắc ký phƣơng pháp đại, có tính xác cao đƣợc sử dụng rộng rãi hầu hết phịng thí nghiệm đại Ngun tắc chung phương pháp là: Hỗn hợp chất nghiên cứu pha lỏng (dung dịch) hay pha khí đƣợc cho qua bề mặt hấp phụ pha rắn hay pha lỏng khó bay Do khả tƣơng tác với pha tĩnh khác nên chất khác hỗn hợp nghiên cứu chuyển Trang 13 động với vận tốc khác dần đƣợc phân tách cấu tử riêng biệt Các phương pháp phân tích sắc ký: 5.1 Sắc ký cột (Sắc ký hấp phụ) Dụng cụ: Bình đựng dung dịch; cột thủy tinh hay đơi kim loại có kích thƣớc thơng thƣờng là: 15x1, 25x5, 40x3, 40x4; bình hứng Hóa chất: Hỗn hợp chứa dung dịch cần tách; dung môi hấp phụ: dạng bột thƣờng oxit nhôm, silicagen, tinh bột, bari sunfat… chất chất hấp phụ không phản ứng với dung môi hay hỗn hợp đƣợc nghiên cứu; dung mơi trơ thích hợp để hịa tan hỗn hợp cần nghiên cứu Cách tiến hành: Hỗn hợp chất nghiên cứu đƣợc hịa tan dung mơi trơ thích hợp cho chảy qua cột Các chất hỗn hợp nghiên cứu tách khỏi chúng chiếm vị trí khác cột hấp phụ Vì lúc đầu ngƣời ta tiến hành cột thí nghiệm với chất màu, chúng tách tạo thành khoanh màu khác ống hấp phụ nên phƣơng pháp đƣợc gọi phƣơng pháp sắc ký Sau ngƣời ta tách riêng chất cách cắt cột hấp phụ thành đoạn ứng với chất, liên tục đổ thêm dung môi, chất lần lƣợt đƣợc rửa trôi bình hứng thời điểm khác Nhận xét: Có thể dùng phƣơng pháp để tách chất khơng có màu nhƣng phải dùng chất thị hay thuốc thử thích hợp để nhận biết chúng bắt đầu bình hứng 5.2 Sắc ký giấy Sắc ký giấy dạng đặc biệt sắc ký phân bố Conzden Gordon Martin phát minh vào năm 1994 Trang 14 Pha tĩnh nƣớc thấm giấy lọc đặc biệt (xenluloza tinh khiết) Dung dịch chất nghiên cứu đƣợc chấm đầu dãi giấy giọt cách chừng cm Ngƣời ta thƣờng nhỏ dung dịch mẫu biết để so sánh Sau đầu giấy lọc đƣợc nhúng dung mơi hay dung mơi thích hợp bảo hịa Do lực mao dẫn, dung môi thấm dần lên giấy sắc ký kéo theo chất nghiên cứu chuyển động lên phía tạo vết giấy mà ngƣời ta nhận biết mắt thƣờng chất thị Để thu đƣợc kết tách tốt hơn, ngƣời ta lặp lại thao tác với dung mơi khác theo chiều thẳng góc với chiều chạy nằm trƣớc Nhận xét: Sắc ký giấy thƣờng dùng để định tính chất, nhƣng định lƣợng sơ dựa vào độ đậm tiết diện vết chất nghiên cứu 5.3 Sắc ký lớp mỏng Phƣơng pháp đƣợc Izmailop Schraiber đề nghị từ 1983, đƣợc Stan phát triển hoàn thiện (1995) khiến có ứng dụng rộng rãi Ngƣời ta tráng lớp mỏng chất hấp phụ (Al2O3, silicagen) lên kính kích thƣớc khoảng 10x12 cm 20x20 cm, chấm giọt chất nghiên cứu hay hỗn hợp chất nghiên cứu lên đầu bảng cho dung môi chạy nhƣ sắc ký giấy Nhận xét: Phƣơng pháp sắc ký lỏng thƣờng cho hiệu tách cao, thời gian ngắn, lƣợng chất ít, thƣờng dùng để định tính hợp chất thiên nhiên Nó đƣợc nhà hóa học tổng hợp sử dụng thƣờng xuyên để nhanh chóng phân tách chất thu đƣợc phản ứng 5.4 Sắc ký khí lỏng Phƣơng pháp thơng thƣờng cho vài Bình đựng dung dịch microlit chất lỏng phân tích vào thiết bị bay dùng dịng khí mang (thƣờng khí Cột chứa chất hấp phụ Trang 15 Hình Sơ đồ sắc ký khí Bình hứng Heli) lôi chúng qua ống dài nung nóng nạp đầy chất rắn xốp (ví dụ gạch chịu lửa, oxit nhơm, silicagen, than hoạt tính…) đƣợc tẩm chất lỏng khó bay (dầu xilicon, polietylen glycol, ester sơi cao) Khi xảy phân bố chất pha lỏng pha khí, đồng thời cần khác nhỏ phân bố cấu tử hỗn hợp đủ để phân tách hoàn toàn chất lỏng hỗn hợp, đƣợc lặp lặp lại nhiều lần ống dài Ngƣời ta thƣờng nhận biết chất thoát cuối ống cách đo thay đổi độ dẫn nhiệt khí thiết bị phát đƣợc gọi detector Nhận xét: Những năm gần sắc ký khí lỏng đƣợc phát triển mạnh mẽ, mở khả lớn phân tích chất dễ bay [1, trang 31- 33] CÁC PHƢƠNG PHÁP KHÁC DỰA VÀO TÍNH CHẤT HĨA HỌC CỦA CÁC CẨU TỬ 6.1 Tách dựa vào khả tạo muối Dựa vào khả tạo muối cấu tử cần tách dung dịch mà tách chất khỏi hỗn hợp Một số ví dụ: - Tách hỗn hợp cấu tử anilin toluen: anilin tạo đƣợc muối với axit clohidric C6H5NH2.HCl tan nƣớc thu hồi trung hịa với kiềm, cịn toluen đƣợc tách riêng Tƣơng tự hỗn hợp phenol toluen tách xử lý với dung dịch kiềm lỗng Hỗn hợp anilin, phenol toluen tách theo nguyên tắc - Tách hỗn hợp hai cấu tử đietyl ete clobenzen tách axit sunfuric đặc hòa tan ete (tạo muối oxoni) thu hồi từ dung dịch pha lỗng với nƣớc - Phenol tách khỏi axit (thí dụ, o-cresol khỏi axit benzoic) dung dịch lỗng natri bicatbonat: phenol (và enol) có tính Trang 16 axit yếu chuyển thành muối thuốc thử tách chiết với ete, axit tạo thành muối tan vào dung dịch thu hồi axit hóa - Xeton tách khỏi chất trung tính khơng tan nƣớc cacbohidrazitmetyltrimetylamoni clodrua (thuốc thử Girard – T) điều chế từ etyl cloaxetat với trimetylamin Nó phản ứng với cacbonyl tạo muối amoni bậc bốn khác R1R2CO + [(CH3)3 N+CH2CONHNH2]Cl- [(CH3)3N+CH2CONHN=CR1R2]Cl- + H2O Muối chất phân cực tan nƣớc Chiết loại chất không tan nƣớc, muối nằm lại dung dịch Xeton dễ dàng thu hồi đƣợc thủy phân với axit clohidric loãng 6.2 Tách dựa vào khả tạo hợp chất có tính tan khác - Tách hỗn hợp amin bậc 1, 2, phƣơng pháp sử dụng phản ứng với benzensunfonuyl clodrua: amin bậc chuyển thành sunfonatamit tan kiềm, amin bậc hai thành sunfonamit không tan kiềm, amin bậc ba không phản ứng - Tách andehit, thí dụ benzandehit khỏi hidrocacbon lỏng chất lỏng trung tính khơng tan nƣớc lắc với dung dịch natribisunfit: andehit tạo hợp chất cộng hợp bisunfit rắn, lọc phân hủy axit loãng dung dịch natri bicacbonat để thu hồi andehit [2, trang 345-346] Trang 17 KẾT LUẬN Bằng phƣơng pháp nghiên cứu khoa học nhƣ: tổng hợp, phân tích, so sánh với hình thức trình bày tổng-phân-hợp, làm bật đƣợc nội dung tiểu luận gồm sáu phần Trong có năm phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu dựa vào tính chất vật lý cấu tử nhƣ: Kết tinh, chƣng cất, chiết, thăng hoa phƣơng pháp sắc ký Cùng phƣơng pháp tách dựa vào tính chất hóa học cấu tử nhƣ: tách dựa vào tính tan tách dựa vào khả tạo muối Những phƣơng pháp tách khác có ứng dụng khác Tùy theo chất cấu tử cần tách mục đích cần tách mà sinh viên ngành hóa hay kỹ sƣ hóa phải ứng dụng phƣơng pháp thích hợp để đạt hiệu cao tiết kiệm thời gian Yêu cầu đặt sinh viên ngành hóa phải nắm vững chất phƣơng pháp ứng dụng linh hoạt học tập sở để chuẩn bị nghề nghiệp tƣơng lai Đề tài: “ Phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu cơ” góp phần trang bị kiến thức tảng cho sinh viên ngành hóa Tuy nhiên, trình nghiên cứu nội dung tiểu luận cịn nhiều thiếu sót mong đóng góp thầy, để tiểu luận đƣợc hoàn chỉnh Trang 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1.] Hồng Trọng m, Hóa học hữu tập 1, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2005 [2.] Nguyễn Đức Huệ, Các phƣơng pháp phân tích hóa học hữu cơ, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà nội, 2005 [3.] Trần Tứ Hiếu, Hóa học phân tích, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, 2004 Trang 19 ... phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu Sau phân tích, tổng hợp trình bày cách hệ thống, sáng tạo phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu Nội dung tiểu luận phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu Bài tiểu luận. .. nghiệm đến cơng nghiệp Là sinh viên ngành hóa kỹ sƣ hóa tƣơng lai, nắm vững phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu điều cần thiết Vì thế, em chọn đề tài: “ PHƢƠNG PHÁP TÁCH BIỆT CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ” để... sinh viên tiếp xúc với phƣơng pháp tách biệt hợp chất hữu nhƣ: phƣơng pháp phân tích hợp chất hữu cơ, phƣơng pháp sắc ký… Khơng dừng đó, tách biệt hợp chất hữu đề tài nghiên cứu sáng giá Thạc