B CONG THNG

Giáo trình Thực hành Hố hữu TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC & CNTP GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH HỐ HŨU CƠ Chủ biên: TS Đặng Thị Hà Phối hợp: ThS Trần Thị Thúy, KS Nguyễn Chí Thuần BÀ RỊA-VŨNG TÀU - NĂM 2013 Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hoá hữu PHẦN NHỮNG QUY TẮC LÀM VIỆC TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM HĨA HỮU CƠ 1.1 Nội quy làm việc phịng thí nghiệm - Trước làm thí nghiệm, sinh viên phải đọc kỹ tài liệu, hiểu rõ chi tiết thí nghiệm trước làm lường trước cố xảy để chủ động phịng tránh Làm xong thí nghiệm, phải báo cáo kết thí nghiệm với giáo viên ghi vào sổ tường trình - Trong làm thí nghiệm, phải giữ trật tự, im lặng, phải có tính nghiêm túc, xác khoa học Phải tn theo quy tắc bảo hiểm Phải giữ chỗ làm việc gọn gàng - Mỗi sinh viên phải làm việc chỗ quy định, làm thí nghiệm giáo viên thông qua giám sát giáo viên - Không đ ược ăn uống, hút thuốc, tiếp khách phịng thí nghiệm - Không đ ược vứt giấy lọc, chất rắn, axit, kiềm, chất dễ cháy chất dễ bay vào bể nước rửa, mà phải đổ vào chỗ quy định phịng thí nghiệm - Phải rửa dụng cụ sẽ, tránh làm đổ vỡ Nếu vỡ phải báo cáo với giáo viên hay với nhân viên phịng thí nghiệm ghi vào sổ phịng thí nghiệm - Khơng tự tiện mang dụng cụ, hóa chất khỏi phịng thí nghiệm, khơng dùng dụng cụ, máy móc khơng thuộc phạm vi thí nghiệm dụng cụ, máy móc chưa hiểu tính cách sử dụng - Phải tiết kiệm điện, nước, hóa chất - Khi làm thí nghiệm phải khốc áo blu - Làm xong thí nghiệm, phải dọn chỗ làm việc, rửa dụng cụ làm thí nghiệm để trả lại cho phịng thí nghiệm Phải tắt đèn điện, khóa nước báo cáo với giáo viên nhân viên phịng thí nghiệm kiểm tra lại 1.2 Quy tắc làm việc với chất độc, chất dễ nổ Đại đa số hợp chất hữu nhiều độc, tiếp xúc với hóa chất, phải biết đầy đủ tính độc quy tắc chống độc - Khi làm việc với hóa chất độc phải đeo kính hay mặt nạ bảo hiểm, phải làm tủ hốt - Khi làm việc với natri, kali kim loại, phải đeo kính bảo hiểm; lấy kim loại K, Na, khỏi bình cặp khơng dùng tay; lau khô kim loại giấy lọc, phải tránh cho kim loại tiếp xúc với nước hay cacbon tetraclorua, phải hủy kim loại dư, chưa phản ứng hết lượng nhỏ ancol etylic khan Phải giữ natri, kali dầu hỏa khan Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu - Khi làm việc với dung dịch H2SO4đặc, oleum, NH3 phải rót cẩn thận vào bình qua phễu làm tủ hốt Khi pha loãng dung dịch H2SO4, phải rót cẩn thận phần axit vào nước khuấy, khơng pha lỗng oleum - Khơng chưng cất ete etylic, tetrahiđrofuran đioxan chưa biết chất lượng chúng Trong tất trường hợp, phải tiến hành khử peoxit trước chưng cất chúng 1.3 Một số quy tắc làm việc với chất dễ cháy - Khi làm việc với ancol, ete, benzen, axeton, etyl axetat, cacbon đisunfua, ete dầu hỏa chất dễ cháy khác phải đ ể xa lửa, không đ ược đ un nóng lửa đèn trần hay lưới bình hở Khi đun nóng hay chưng cất, phải dùng bếp cách thủy, cách dầu, cách cát hay bếp điện bọc - Trước tháo máy có chất dễ cháy, phải tắt lửa hay đèn bếp điện trần gần - Khơng giữ chất dễ cháy chỗ nóng, gần bếp điện hay đèn, tủ sấy nóng - Khơng giữ chất dễ cháy chất lỏng hay rắn dễ tách khí dễ cháy bình mỏng có nút chặt, phải giữ ete lọ nút chặt có mao quản hay ống canxi clorua - Không đổ chất dễ cháy vào thùng rác hay máng nước - Tất hóa chất chỗ làm việc phải đ ựng lọ có dán nhãn rõ ràng Chú ý hóa chất nguy hiểm Chất độc (T: Toxic, T+: cực độc) Chất gây nguy hiểm đến sức khỏe, tiếp xúc cần phải bảo vệ Chất nguy hại Chất gây nguy hiểm đến sức khỏe, Chất ăn mòn Tránh tiếp xúc với mắt, da, áo quần, tiếp xúc cần có dung cụ bảo hộ Chất dễ cháy (F, chất dễ cháy F+) Tránh xa lửa, nguồn nóng 1.4 Một số lưu ý làm việc với dụng cụ thủy tinh - Khi cho nút vào ống thủy tinh, ống sinh hàn, phễu nhỏ giọt hay nhiệt kế cần phải dùng tay giữ gần chỗ cho nút vào, không ấn mạnh mà xoay nhẹ dần vào Nếu dùng lau glixerin cịn lại bên ngồi - Khơng đun nóng khơng đổ dung dịch nóng vào chậu hay bình thủy tinh dày 1.5 Một số phương pháp cấp cứu sơ - Khi bỏng nhiệt, bơi dung dịch KMnO4 lỗng hay ancol etylic vào chỗ bỏng, sau bơi glixerin mỡ vazơlin vào vết thương - Khi bị bỏng axit, rửa chỗ bị bỏng nhiều lần nước dung dịch NaHCO3 Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu 3% hay dung dịch NaOH 3% - Khi bị bỏng kiềm đặc, rửa chỗ bị bỏng nhiều lần nước, axit axetic loãng hay dung dịch axit boric 1% - Khi bị bỏng brom, rửa nhiều lần ancol etylic hay benzen, dung dịch natri thiosunfat 10%, sau đ ó bơi mỡ vazơlin vào chỗ bị bỏng - Khi bị bỏng phenol, rửa nhiều lần glixerin màu da trở lại bình thường, nước, sau băng chỗ bỏng tẩm glixerin - Khi rơi chất hữu da, đ a số trường hợp rửa nước khơng có tác dụng, rửa dung mơi thích hợp (ancol etylic, benzen, ) Cần rửa nhanh với lượng lớn dung mơi dung mơi dễ làm thâm nhập chất đ ộc hữu qua da nên tránh tạo thành dung dịch đậm đặc chất hữu da - Khi hít phải nhiều chất khí clo hay brom, ngửi dung dịch amoniac lỗng hay ancol chỗ thoáng - Khi bị đầu độc hóa chất, uống lượng tương đối nhiều nước, sau đó, bị đầu độc axit uống cốc dung dịch NaHCO3 2%, bị đầu độc kiềm uống cốc dung dịch axit axetic 2% - Khi bị đầu độc nặng, đưa chỗ thống, làm hơ hấp nhân tạo gọi y bác sĩ đưa cấp cứu - Khi bị thương thủy tinh, gắp hết mảnh thủy tinh khỏi vết thương, bôi cồn iot 3%, băng vết thương lại Nếu chảy máu nhiều cột garô đưa bệnh xá 1.6 Phương pháp dập tắt đám cháy - Trường hợp chất lỏng bị cháy, phải tắt hết điện hay đèn phủ lửa khăn mặt, hay khăn amiăng, chăn hay cát bình khí CO2 - Nếu chất cháy tan nước (ancol, axeton, ) dập tắt nước Nếu chất cháy khơng tan nước (ete, benzen, ) khơng dùng nước mà dùng cát hay bình cứu hỏa - Khi quần áo bị cháy, không chạy mà dội nước vào chỗ cháy hay nằm lăn sàn nhà áp chỗ cháy xuống sàn nhà hay phủ khăn vào chỗ cháy Khi áo chồng bị cháy cởi áo chồng - Khi có đám cháy lớn, phải gọi trực nhật quan phòng cháy chữa cháy Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu PHẦN PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ Bài 1: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phân tích định tính hợp chất hữu nhằm mục đích xác định thành phần nguyên tố hợp chất hữu Đây giai đoạn cần thiết, phân tích định lượng sau sử dụng phương pháp vật lý như: phổ hồng ngoại, tử ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân, khối phổ… để xác định cấu trúc phân tử II PHẦN THỰC HÀNH A DỤNG CỤ - Giá để ống nghiệm, 10 ống nghiệm, kẹp ống nghiệm gỗ sắt - ống chữ L dẫn khí - ống nhỏ giọt - Thìa lấy hóa chất nhựa + thìa lấy hóa chất sắt - Đĩa cân - Quả bóp cao su - Pipet 5ml, 10ml - cốc 250ml, cốc 100ml - Đèn cồn, hộp quẹt B TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM – Hydrocacbon: Thí nghiệm 1: Anken + KMnO4: Cho 2ml C2H5OH + 1ml H2SO4 đặc nóng vào ống nghiệm đun lửa đèn cồn Khí dẫn vào 1ml KMnO4 0,001% (màu hồng nhạt) Quan sát tượng giải thích Thí nghiệm 2: Axetilen + AgNO3/NH3 : Cho mảnh nhỏ CaC2 vào ống nghiệm, thêm vào vài giọt nước lắp thật nhanh vào đầu ống nghiệm ống dẫn khí, khí sinh dẫn vào ống nghiệm thứ hai có chứa 2ml dung dịch AgNO 10% NH3 Quan sát tượng giải thích Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu – Ancol: Thí nghiệm 3: Phản ứng với Natri Cho 1ml etanol vào ống nghiệm, thêm mẩu natri nhỏ đầu tăm vào Chờ phản ứng xảy hoàn toàn, cho mẩu giấy quỳ vào Quan sát tượng, viết phương trình phản ứng Thí nghiệm 4: Phản ứng với thuốc thử Lucas Thuốc thử Lucas: Hòa tan 1,6g ZnCl2 10ml dung dịch HCl đặc, làm lạnh hòa tan Cho vào ống nghiệm, ống 3ml dung dịch Lucas thêm vào ống giọt ancol etylic (ống 1), iso proryolic (ống 2), tert – butylic (ống 3) Để yên 10 phút, quan sát tượng giải thích Đun nóng ống nghiệm số lúc, quan sát tượng, giải thích Thí nghiệm 5: Phản ứng este hóa Cho 1ml isoamylic với 1ml axit axetic, giọt H2SO4 đặc đun sơi vịng phút Để nguội, thêm vào -3 ml nước lạnh Quan sát tượng, giải thích Thí nghiệm 6: Phản ứng với KMnO4 Cho vào ống nghiệm 1ml ancol, giọt H2SO4 3%, giọt dung dịch KMnO4 0,1% Lắc ống nghiệm vịng phút Quan sát tượng, giải thích – Các phenol Thí nghiệm 7: phản ứng với FeCl3: Lấy vài tinh thể (hoặc vài giọt) phenol cho vào – 3ml nước ống nghiệm, sau thêm 1- giọt FeCl3 Làm thí nghiệm với axit salixilic Quan sát tượng giải thích Thí nghiệm 8: phản ứng với axit HNO2 Cho vài tinh thể NaNO2 phenol (1 lượng ít) vào ống nghiệm đun nhẹ nửa phút Để nguội, thêm 1ml H2SO4 đặc lắc Chờ dung dịch đổi màu xanh pha từ từ thật loãng hỗn hợp nước lạnh dung dịch hóa đỏ Sau kiềm hóa dung dịch NaOH 1N Quan sát tượng giải thích Thí nghiệm 9: phản ứng với NaOH Na2CO3 Hòa tan vài tinh thể phenol ống nghiệm cho – giọt NaOH vào ống Na2CO3 vào ống Quan sát tượng giải thích - Các hợp chất Cacbonyl Thí nghiệm 10: phản ứng đặc trưng anđehit với thuốc thử Tolens Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu Điều chế thuốc thử Tolens: Dùng 1ml AgNO3 10% 1ml NaOH 10% trộn lẫn vào ống nghiệm Thêm giọt NH4OH 2% vào vừa tan hết hydroxyt bạc Tiến hành: Rửa ống nghiệm thật cho vào 1ml thuốc thử Tolens, giọt formandehit Lắc nhẹ để yên ống nghiêm 10 phút cốc nước nóng Điều chế thuốc thử Fehling: điều chế dung dịch sau: Dung dịch A: hòa tan 0,35g CuSO4 ngậm nước 5ml nước (F1) Dung dịch B: hòa tan 1,25g NaOH 1,8g muối natri – kalitartart 5ml nước (F2) Tiến hành: Cho 1ml formandehit, ml F1, ml F2 vào ống nghiệm, lắc đun sôi nhẹ phút Quan sát tượng giải thích Thí nghiệm 11: Phản ứng đặc trưng metyl xeton với NaOI Lấy 2ml axeton thêm vào 2ml dung dịch NaOH 10% Nhỏ từ từ giọt iot vào hỗn hợp có màu vàng phai Quan sát tượng giải thích – Axit cacboxylic: Thí nghiệm 12: phản ứng với NaOH Na2CO3: Cho ml axit axetic vào ống nghiệm, cho thêm vài giọt NaOH 20% (ống 1) Na2CO3 20% (ống 2) Dẫn khí thu từ phản ứng ống vào dung dịch nước vôi Quan sát tượng giải thích Thí nghiệm 13: phản ứng với FeCl3 Khảo sát với axit: formic (ống 1), axetic (ống 2), salicylic (ống 3), tartic (ống 4) citric (ống 5) Cho 0,25 g (hoặc 2ml) axit cần khảo sát vào ống nghiệm kiềm hóa từ từ lượng ammoniac (khi giấy quỳ chuyển sang màu xanh) Đun nhẹ cho hết mùi ammoniac tự Thử giấy quỳ cho môi trường trung tính Sau đó, thêm vào vài giọt FeCl3 Ghi lại tượng quan sát (Lưu ý: Phản ứng địi hỏi mơi trường thật trung tính Nếu axit q màu kết tủa khó xuất Nếu kiềm q có kết tủa Fe(OH)3 màu nâu) 7- Amin Thí nghiệm 14: Dùng đũa thủy tinh, nhúng vào anilin metylamin Quan sát giải thích Câu hỏi tham khảo: Câu Các ankan, anken, ankin, benzen chất có khả phản ứng với KMnO4 nhiệt độ thường Nếu có, viết phương trình phản ứng Câu Phản ứng thuốc thử Lucas với rượu bậc 1, bậc 2, bậc 3? Viết pt, giải thích Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hoá hữu tượng Câu Phenol phản ứng với FeCl3 có tượng gì? Câu Điều chế thuốc thử Tolens? Cách xác định anđehit thuốc thử này? Câu Điều chế thuốc thử Fehling? Cách xác định anđehit thuốc thử này? Câu Axit cacboxylic phenol, tính axit chất mạnh hơn? Chứng minh Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hoá hữu PHẦN TỔNG HỢP HỮU CƠ BÀI TỔNG HỢP NITROBEZENE I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hợp chất nitro đóng vai trị quan trọng kỹ nghệ nhuộm, thuốc nổ, chất dẻo dùng y học Hợp chất nitro dùng dung môi đặc biệt sản phẩm trung gian cho q trình hữu Nitro hóa phản ứng nguyên tử hydro, nguyên tử halogen, nhóm sunfonic, nhóm carbonyl… nhóm –NO2 II PHẦN THỰC HÀNH A DỤNG CỤ - Bình cầu cổ - Sinh hàn ruột gà - Phễu chiết - Đũa thủy tinh - Pipet 10ml - Nhiệt kế 100OC - Máy khuấy từ có gia nhiệt + Nồi đun cách thủy - Cốc 250ml, cốc 100ml - Bình tam giác 250ml B TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM - Cho 15 ml HNO3 vào bình cầu cổ Vừa lắc vừa thêm từ từ 19ml H 2SO4 đậm đặc vào Làm lạnh hỗn hợp axit đến 30oC cách nhúng bình cầu vào nước máy trình thêm H2SO4 Lắp hệ thống sinh hàn hồi lưu - Cho từ từ 14ml benzen vào hỗn hợp phản ứng (có thể cho lần khoảng 2-3ml benzen vào bình) Tốc độ benzen cho vào bình cho khơng có khí NO2 bay Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu giữ nhiệt độ không 50oC Lắc kỹ, đun cách thủy giữ nhiệt độ hỗn hợp 60 oC vòng 1h - Để nguội, cho hỗn hợp vào phễu chiết, lắc kỹ, tách bỏ phần axit phía Rửa nitrobenzene 20ml nước, dung dịch Na2CO3 10% ngừng khí CO2, cuối rửa lại nước - Cho nitrobenzen vào bình cầu đáy bằng, lắc nhẹ với CaCl2 Gạn lấy phần chất lỏng Cho d420 = 1,5526g/ml Hãy tính hiệu suất phản ứng Câu hỏi tham khảo A Câu hỏi chuẩn bị trước vào phịng thí nghiệm Câu Viết phản ứng chế phản ứng nitro hóa benzen? Câu Quy tắc vào vòng benzen? Nếu thu sản phẩm đinitro benzen sản phẩm gì? Câu Vai trị H2SO4, Na2CO3 CaCl2 q trình làm thí nghiệm? Câu Sơ đồ dụng cụ bước tiến hành thí nghiệm? B Câu hỏi chuẩn bị sau hồn thành thí nghiệm Câu 1: Tại phải giữ nhiệt độ 50oC suốt q trình làm thí nghiệm? Câu 2: Tại phải khuấy suốt q trình làm thí nghiệm? Câu 3:Tại hỗn hợp axit lại nóng lên? Câu 4: Tại phải cho benzen vào từ từ? Câu 5: Tại phải dùng nước để rửa nitrobenzen? Câu 6: Tại phải sử dụng sinh hàn ruột gà? Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu B Câu hỏi sau kết thúc thực hành Trong trình kết tinh lại, dung dịch màu cam hợp chất alcohol xử lý với than hoạt tính lọc qua giấy lọc Khi làm lạnh, dung dịch lọc cho tinh thể màu xám, hợp chất biết khơng màu Hãy giải thích tinh thể màu xám? Hãy mơ tả cách làm để nhận sản phẩm không màu? Độ tan acetanilide nước nóng (5.5g/100ml 100oC) nước lạnh (0.53g/100ml 0oC) Trên lý thuyết, % tinh thể acetanilid nhận kết tinh 5.0g acetanilid từ 100ml nước (giả định dung dịch làm lạnh đến 0oC? Nếu thí nghiệm nhận lượng acetanilide lớn 100%, xảy trường hợp này? Hãy trình bày phương pháp tách hỗn hợp acetanilide, NaCl cát? Tại lọc nóng lại gấp giấy lọc có nhiều rãnh? Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu BÀI : ĐIỀU CHẾ XÀ PHÒNG TỪ DẦU THỰC VẬT I CƠ SỞ LÝ THUYẾT A Tổng quan xà phòng chất hoạt động bề mặt Các chất hoạt động bề mặt chia thành nhóm lớn: - Nhóm loại xà phịng cổ điển sản xuất từ loại dầu mở động thực vật giàu thành phần axit béo mỡ bò, cừu, heo, dầu cọ, dầu dừa… Xà phòng hỗn hợp muối natri (hoặc muối kali) axit béo tự nhiên - Nhóm thứ hai phong phú đa dạng có tính chất (khả thấm ướt, làm giảm sức căng bề mặt, tính tẩy rửa…) có tên chung chất hoạt động bề mặt hay chất tẩy rửa tổng hợp Phân tử chất hoạt động bề mặt gồm có hai phần: Phần phân cực ưa nước phần không phân cực kỵ nước Phần ưu nước gồm nhóm : –OH(–ONa); – N–R3, –COOH(–COONa); –OSO3H(OSO3Na); –SO3H(–SO3Na)…Phần kỵ nước gốc hydro cacbon, gốc ankyl, aryl, alkylaryl… Khả hoạt động chúng phụ thuộc vào chất nhóm phân cực mà cỏn phụ thuộc vào vị trí mạch cacbon Các nhóm phân cực thông dụng –COONa SO3Na …Phần kỵ nước có cấu tạo mạch thẳng khả hoạt động bề mặt tốt mạch nhánh thường nhóm có thành phần hỗn hợp alkyl aryl tốt alkyl aryl đơn Tùy theo đặc tính nhóm ưa nước người ta chia chất hoạt động thành ba loại sau: - Loại anion: Chi yếu loại có nhóm –SO3-, –O SO3- (–SO3Na) Khác với xà phịng (nhóm –COONa), chất tẩy rửa tổng hợp sử dụng môi trường axit yếu nước cứng R – SO3Na (alkyl sunfonat natri) R = C12 – C18 R – C4H6 – SO3Na (alkylaryl sunfonat natri) C18H37OSO3Na (sunfatnatri alcol octadexylic) - Loại cation: loại có chứa nhóm amin bậc bốn - Loại khơng ion (trung tính): có nhóm phân cực nhóm –OH, ete, este RO – (CH2 – CH2O)x – CH2 – CH2 – OH R = Ar = phenyl, x = 20 gọi emulfo chất nhũ hóa RCOO(CH2CH2O)x CH2CH2OH ROO– gốc axit béo, x = 30 dismugal III chất nhũ hóa dầu mỏ B Thành phần xà phòng, bột giặt Xà phòng bột giặt thường hỗn hợp gồm nhiều thành phần: chất hoạt động bề mặt, chất phụ gia, chất độn, chất màu, chất tạo hương… Chất hoạt động bề mặt chiếm từ 30–80% hay nhiều tùy thuộc vào lĩnh vực sử dụng – Các chất phụ gia chất độn Natri cacbonat Na2CO3: natri cacbonat thành phần bột giặt, xà phòng làm chất phụ gia, tạo thành môi trường kiềm, thủy phân chất bẩn dầu mỡ Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu chất độn để giảm giá thành sản phẩm Tripoly phốtphát Na5P3O10: cho vào xà phòng, bột giặt làm tăng khả tẩy rửa, tạo môi trường kiềm, làm giảm độ cứng nước (do muối Ca2+, Mg2+ … tan tốt nước) Natri silicat Na2SiO3: natri silicat có tác dụng ổn định bọt tripoly phốtphát cịn có tác dụng ngăn chặn chất bẩn bám trở lại bề mặt Nó tạo mơi trường kiềm thủy phân chất dầu mỡ Natri sunfat: Ngoài mục đích làm chất độn giảm giá thành sản phẩm, cịn có vai trị làm giảm sức căng bề mặt dung dịch Natri beporat: có tác dụng tẩy trắng, khử chất có màu, thường có thành phần dầu gội đầu, xà phòng tắm Bentonit (đất sét thiên nhiên): Không tan nước, trương nước tạo dung dịch keo hấp thụ chất bẩn, làm chất độn rẻ Colophan (nhựa thông): nhựa thơng có axit abietic (90%) tan kiềm cho muối natri có tính tạo bột tẩy rửa tốt Phối hợp với xà phịng axit béo khác có tác dụng làm tăng độ tan nước cứng khả tẩy rửa… Cacboxy metyl cellulose (CMC): muối natri este cellulose axit glycolic Nó có khả giữ chất bẩn dung dịch không bám trở lại bề mặt, có khả bảo vệ da ổn định bọt – Các chất ổn định bọt hữu khác Ethanolamin, isopropanolamin với dietanolamin Thường dùng axit béo dầu dừa với mono-etanolamin tạo alkyl amit R – CONH – CH2 – CH2 – OH Alkyl amit chất hoạt động bề mặt khơng ion; làm tăng khả tạo bọt chất at63y rửa Toluen sunfonat natri: làm giảm độ nhớt dung dịch pha chế, giảm độ hút ẩm, tính vón cục, kéo dài thời gian bảo quản chất ổn định Ure: thêm vào thành phần lỏng chất tẩy rửa tổng hợp có tác dụng ngăn cản tượng phân lớp chất hoạt động bề mặt dung dịch Các chất men: Proteinaz, aminlaz… làm chất xúc tiến cho q trình phân hủy chất bẩn Ngồi ra, thành phần chất tẩy rửa cịn có chất màu, chất tạo hương, chất chống oxy hóa… C Cơ chế tẩy rửa Như trình bày chất hoạt động bề mặt muối axit cacboxylic, alkyl sunfat, alkyl sunfonat, alkylaryl sunfonat, rượu … Cấu tạo chất gồm có hai phần: phần ưa nước phần kỵ nước Hai nhóm có tính chất đối lập phân tử Nhóm ưa nước lơi kéo phân tử vào nước, nhóm kỵ nước lơi kéo phân tử khỏi nước Nhóm ưa nước chiếm ưu chất dễ hịa tan nước Ngược lại, nhóm kỵ nước trội chất khơng tan nước Khi hai nhóm phân tử đạt đến cân tính tan tính kỵ nước, chất xuất Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu đặc tính làm giảm sức căng bề mặt bề mặt thống với khơng khí bề mặt phân cách với chất khác Các chất có tính chất gọi chất hoạt động bề mặt Nhưng chất hoạt động bề mặt có tính chất tẩy rửa Khả tẩy rửa có phân tử phân cực mạnh có nhóm ưa nước hịa tan tốt nước gốc hydrocacbon đủ dài Tính thấm ướt tính tạo bọt chất hoạt động bề mặt hai tính chất quan trọng Tính thấm ướt tạo điều kiện vật khó thấm ướt dễ tiếp xúc với nước Tính tạo bọt tạo điều kiện cho chất bẩn phân tán dễ môi trường (nước) làm tăng bề mặt tiếp xúc với bề mặt vật cần tẩy rửa Tính tạo bọt chất thị cho có mặt chất hoạt động bề mặt Cơ chế tẩy rửa miêu tả sau Ký hiệu phân tử chất hoạt động bề mặt loại: R – COONa R – SO3Na là: đầu ưa nước đầu kỵ nước Nếu hạt chất bẩn chất dễ tan nước việc chuyển hạt bẩn vào dung dịch khơng có khó khăn chà xát, với chất bẩn không tan nước (như dầu mỡ ) phải nhờ chất tẩy rửa hòa tan chúng vào dung dịch nước Phần kỵ nước (gốc hydrocacbon) “hòa tan” hay “hấp phụ” lên hạt dầu mỡ, phần ưa nước phân tử chất tẩy rửa hướng phía ngồi với nước Kết tương tác tạo thành hạt keo – hạt nhũ tương tích điện âm Các hạt tích điện tích dấu trở lại bề mặt ban đầu kết hợp lại thành hạt lớn kết tủa Vì vậy, chất bẩn dầu mỡ (không tan nước) nhờ phân tử có cực chất hoạt động bề mặt làm tan nước, tạo thành dung dịch nhũ tương bền vững Các chất hoạt động bề mặt quan trọng, sử dụng nhiều sản xuất bột giặt chất hoạt động loại anion Nhóm bột giặt thuộc loại thường alkyl sunfat, ankyl sunfonat, alkyl aryl sunfonat Chúng tổng hợp cách sunfat hóa sunfo hóa alkan, anken, alcol, mạch thẳng có C12 – C18 aren, alkyl aren, Hiện nay, loại alkyl aren sunfonat có nhiều tính chất tốt loại khác, có khả Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu tẩy rửa, tạo bọt cao Ở Việt Nam nay, xí nghiệp sản xuất bột giặt chủ yếu sử dụng nguyên liệu dodexylbenzen sunfonat làm chất tẩy rửa thành phần bột giặt Dodexylbenzen sunfonat tổng hợp sau: C6H5 – (CH2)11 – CH3 + H2SO4 (đặc) Y p HO3S – C6H4 – (CH2)11 – CH3 Dedexylbenzen dodexylbenzen sunfonic axit Sau sunfo hóa, để tăng khả hòa tan nước, tăng khả hoạt động bề mặt cho tác dụng với NaOh tạo muối sunfonat natri HO3S – C6H4 – (CH2)11 – CH3 + NaOH Y NaO3S – C6H4 – (CH2)11 – CH3 DBSA dodexylbenzen sunfonat natri (DBS Na) Trong công nghiệp sản xuất bột giặt, người ta trộn DBS Na với chất phụ gia, chất độn như: Na2CO3, Na2SiO3, Na5P3O11, Na2SO4, CMC tạo kem nhão, kem nhão có nhiệt độ 50-60 0C có pH = 9-10, độ ẩm W = 35 – 38% đưa vào tháp sấy phun để phun tạo hạt Các hạt phun làm khô khơng khí nóng (khoảng 300 0C – từ phía tháp lên, ngược chiều với hạt bột giặt rơi xuống) Từ kem nhão thu 600 – 700 kg bột giặt D – Nguyên liệu sản xuất xà phòng Tất cà loại dầu mỡ động thực vật dùng làm nguyên liệu sản xuất xà phòng như: mỡ bò, mỡ cừu, mỡ heo, dầu dừa, dầu cọ, cao su, dầu lạc, dàu trẩu, thầu dầu (ve), dầu cám, gô, Các dầu mỡ giàu thành phần axit béo no (mỡ heo, bò, dầu dừa ) cho xà phòng cứng các dầu mỡ giàu thành phần axit béo không no Dầu mỡ động thực vật este alcol chức glycerin axit béo khác nen chất béo có tên gọi chung glyxerit có công thức tổng quát CH2OOCR CHOOCR’ CH2OOCR’’ Trong chất béo tự nhiên, glycerin thành phần khơng đổi cịn axit béo thay đổi, R = R” R = R’ # R’ # R” Ví dụ: Hiện nay, người ta biết khoảng 50 chức axit béo khác nahu, có axit béo Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu no, khơng no, axit béo tạo chức Ví dụ: Dầu thầu dầu (dầu ve) có chứa 80 – 85% axit béo không no rixinoleic C18CH3 – (CH2)5 – CHOH – CH2 CH = CH – (CH2)7 – COOH Dầu dừa (xem phần VIII: phản ứng thủy phân dầu thực vật) Dầu cao su gồm axit béo: Oleic 11,5 – 29% Linoleic 20 – 26% Panmitic – 12% Stearic – 10% Các dầu cọ, mỡ bò, cừu, heo, đậu nành, lạc, dầu dừa có nhiều axit béo no cho xà phòng cứng … Xà phòng mỡ heo, cừu cho bọt nhỏ bền, dầu cọ cho bọt lớn khơng bền Xà phịng dầu lạc cho nhiều bọt có khả tẩy rửa tốt, dầu dừa tẩy rửa tốt có nhiều bọt nhiệt độ – Một số đại lượng vật lý đặc trưng cho chất béo Chỉ số axit (AV): số mg KOH dung để trung hịa 1g chất béo Nó cho biết có mặt nhiều hay axit béo tự dầu mỡ Chỉ số xà phòng (SV): số mg KOH dùng để xà phịng hóa 1g chất béo Nó nói lên thành phần tổng cộng axit béo Chỉ số xà phịng cao chứng tỏ có mặt axit béo phân tử lượng cao, có chứa chất khơng xà phịng hóa Ví dụ: số (SV) mỡ bò 226, dầu dừa 245 246, dầu cao su 183-190 Chỉ số iod (IV): biểu thị số gam iod kết hợp với 100g chất béo Qua số iod biết độ không no axit béo dầu mỡ Nó cịn có ý nghĩa quan trọng để đánh giá tính khơ dầu Dầu khơng khơ có IV < 95 dầu dừa, lạc, ơliu, dầu cọ, thầu dầu… Dầu bán khơ có 95 < IV < 130 dầu đậu nành, cao su, dầu bông, mè… Dầu khô IV > 130: dầu lanh, trẫu Các phương pháp nấu xà phòng – Phản ứng xà phịng hóa (phản ứng thủy phân) Xúc tác kiềm xảy nhanh xúc tác axit … phản ứng thủy phân chất béo phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Các phương pháp nấu xà phòng: Ta dựa vào số xà phịng hóa để tinh hàm lượng NaOH cần thiết cho phản ứng thủy phân Phản ứng thủy phân chất béo thực nhiệt độ thường nhiệt độ cao Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu Nấu xà phòng nhiệt độ thường: trộn thật dầu mỡ dung dịch NaOH đặc (hàm lượng NaOH thường lấy so với lý thuyết 10%) rót vào khng sắt Q trình xà phịng hóa kết thúc – ngày Phương pháp tiện lợi, dễ thực hiện, chất lượng không cao, không thu hồi glycerin Nấu xà phòng nhiệt độ cao: phương pháp nấu xà phòng nhiệt độ 70 – 850C, thường tiến hành sau: Cho dầu mỡ, xút, Na2SiO3, Na2CO3 … vào thiết bị nấu, đun nhẹ đến nhiệt độ 80 – 85 C khuấy Khi hỗn hợp đồng nhất, không khuấy … để yên khoảng nhiệt độ 85 0C Sau phản ứng kết thúc cần kiểm tra kiềm dư giấy thị Nếu có kiềm dư phải trung hịa với axit yếu (axit béo) Sauk hi trung hịa, rót vào khuôn … Phương pháp nàythich1 hợp cho sản phẩm xà phòng bánh, kem … - Phương pháp nấu xà phịng có thu hồi glycerin: cho dầu mỡ dung dịch xút 35 – 40% vào thiết bị nấu Phản ứng thực nhiệt độ 850C nước kết thúc khoảng – Sau phản ứng kết thúc, cho thêm muối ăn NaCl đề tách lớp xà phịng Có muối ăn tỷ trọng dung dịch tăng lên, xà phòng dễ phân lớp lên, lớp lớp nước có glycerin, NaCl xút dư … Xà phòng thu trộn với phụ gia, chất độn … đổ khuông tạo bánh xà phòng Lưu ý: Xử lý NaOH rắn dung dịch NaOH cẩn thận NaOH chất ăn mòn mạnh II PHẦN THỰC HÀNH A Dụng cụ, hoá chất *) Dụng cụ Cốc 400ml Ống đong Cốc 250ml Đũa thủy tinh Phễu lọc Máy đun cách thủy bếp điện nồi nhơm Giấy lọc *) Hố chất Dầu dừa (hoặc dầu thực vật) NaOH 10% NaCl B Tiến trình thí nghiệm - Cho 20ml dầu dừa (hoặc dầu thực vật) vào cốc 400ml, sau đổ từ từ 40ml NaOH 10% vào dầu dừa (hoặc dầu thực vật) - Đun cách thủy khuấy 1h30p Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu (Lưu ý: Phải cẩn thận làm thí nghiệm Xà phòng tạo thành gễ gây sản phẩm sủi bọt, khuấy mạnh làm cho chất cốc văng gây bỏng nguy hiểm Nếu thấy sủi bọt nhiều, dừng khuấy để phản ứng diễn từ từ Nếu bị NaOH bắn vào tay, rửa lượng nước lớn vịi nước chảy, sau sử dụng CH3COOH 2% để rửa lại báo cáo với giáo viên phụ trách ca thực hành) - Sau phản ứng kết thúc, cho vào hỗn hợp phản ứng 200ml dung dịch NaCl bão hịa nóng Xà phịng phân lớp Gạn lấy phần chất rắn lọc thường giấy lọc thu sản phẩm, ép đóng lại thành bánh xà phịng (Lưu ý: khơng sử dụng xà phòng vừa chế tạo để rửa tay, trừ chắn NaOH phản ứng hết khơng có axit tạo thành) Câu hỏi tham khảo: Dầu thực vật gì? Cơng thức cấu tạo tổng quát: Những đại lượng vật lý đặc trưng cho chất béo: Tại phải dùng NaCl bão hịa nóng? Phần chất rắn phía gồm chất nào? Phần chất lỏng phía bao gồm chất nào? Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu BÀI 5: PHẢN ỨNG ESTE HOÁ – TỔNG HỢP ETYL ACETATE VÀ ASPIRIN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ester dẫn xuất từ ancol a/ Với axit Phản ứng axit rượu (không có xúc tác) phản ứng thuận nghịch chậm, cân đạt sau nhiều ngày: CH3COOH C2H5OH CH3COOC2H5 H2O Cơ chế phản ứng: O R C OH R'OH O- OH R C OH R C OH R' O H H2O O R C OR' OR' Cân đạt sau vài giờ, thêm vào khoảng 3% axit sunfuric đậm đặc khí axit clohydric khơ (tính trọng lượng rượu), chế có mặt xúc tác axit biểu diễn: O R C OH OH OH R C OH + H R C OH Như vậy, có mặt H+, tính dương hoá cacbon gia tăng, khả kết hợp với oxy phân tử rượu dễ dàng O- OH R C OH R' O H OH2 R C OH R' R C OH O H H2O R C OH OR' H+ O R C OR' OR' Một số phương pháp làm tăng hiệu suất: Sử dụng lượng dư tác chất Ví dụ: CH3COOH C2H5OH H2SO4 CH3COOC2H5 H2O Ban đầu mol mol mol mol Cân 0,15 mol 0,15 mol 0,85mol 0,85 mol Loại nước hay ester vừa tạo thành phương pháp chưng cất, phương pháp khó áp dụng phần nguyên liệu bị loại theo b/ Với nitril Phản ứng tiến hành với có mặt dimetyl anilin để trung hồ HCl tạo thành CH2CN CH2COOC2H5 C2H5OH H2SO4 H2O NH4HSO4 c/ Với clorua axit Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hoá hữu CH3 C Cl CH3COOC(CH3)3 (CH3)3COH HCl O d/ Với anhydrit axit O CH3 C O CH3 (CH3)3COH C ZnCl2 CH3COOC(CH3)3 CH3COOH O Ester dẫn xuất từ phenol Do hiệu ứng hút điện tử mạnh nhân benzen, nên phenol tham gia phản ứng ester hố với axit carboxylic Nhìn chung, phản ứng phenol với clorua axit anhydrit axit thường tiến hành cách chuyển phenol thành dạng phenolat tan nước OH ONa NaOH H2O a/ Với clorua axit O O NaO R C Cl R C O NaCl b/ Với anhydrit axit O CH3 O C CH3 O NaO CH3 C O C O Tuy nhiên, có mặt nhóm carboxyl nhân benzen, phản ứng dẫn xuất phenol với anhydrit axit tiến hành môi trường khan nước với có mặt axit sunfuric đậm đặc Phản ứng tổng hợp aspirin: COOH OH CH3 CH3 Axit salicilic COOH O C O H2SO4 C OCOCH3 CH3COOH O Axit acetyl salicilic (aspirin) * Tính chất vật lý: - Anhydrit acetic: chất lỏng không màu, mùi giống axit acetic, d20 = 1,081; t°s = 139°C, tan chậm nước - Axit salicilic: tinh thể hình kim bột t°nc = 158°C, độ tan nước 0,32% (25°), 67% (100°) - Axit acetyl salicilic: tinh thể đơn tà dài, t°nc = 135°C, độ tan nước 0,33% (25°) Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu Hỗn hợp đẳng phí: hỗn hợp dung dịch hai cấu tử sôi nhiệt độ xác định Tại điểm đẳng phí, pha lỏng pha có thành phần cấu tử, đun sơi hỗn hợp đẳng phí pha sau ngưng tụ có thành phần giống pha lỏng ban đầu, có nghĩa hỗn hợp đẳng phí khơng thể tách thành cấu tử riêng biệt phương pháp chưng cất Acetat (%) 83,2 91,4 69,4 etyl Ethanol (%) H2O (%) 9,0 7,8 8,6 30,6 nhiệt độ sôi (°C) 70,30 70,45 71,80 Tỷ trọng 0,8915 0,9030 0,8597 II PHẦN THỰC HÀNH A Dụng cụ - bình cầu cổ, sinh hàn hoàn lưu, nhiệt kế, cốc 100ml - bình cầu cổ, sinh hồn thẳng, ống nối, sừng bị, bình tam giác - bếp đun bình cầu, đũa thủy tinh, phễu chiết, cốc 250m - Pipet 10ml, bóp cao su B Tiến hành thí nghiệm Tổng hợp etyl acetat Cho vào bình cầu 30ml axit acetic, 40ml ethanol Thêm vào chậm 4ml axit sunfuric đậm đặc Lắp hệ thống sinh hàn hồi lưu Đun sôi nhẹ hỗn hợp Tháo hệ thống, cho hỗn hợp vào bình cầu cổ, lắp hệ thống chưng cất Tiến hành chưng cất chậm thu tất chất lỏng có nhiệt độ sơi 90°C Sản phẩm chưng cất cho vào phễu chiết, rửa với khoảng 20ml dung dịch sô đa 10% Cho lớp ester bên vào erlen, làm khan với sunfat natri khan Gạn lớp ester khan tiếp tục chưng cất thu sản phẩm hỗn hợp cộng phí t° ≤ 71°C Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hoá hữu B Tổng hợp aspirin Cho 4ml anhydrite acetic, 3g axit salicylic, giọt axit sunfuric đậm đặc vào cốc Đun cách thủy, khuấy đều, giữ nhiệt độ 50 – 60oC vòng 15 phút Làm nguội nước (vẫn khuấy) để hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ phòng Thêm vào hỗn hợp 35ml nước, sau lọc áp suất Hịa tan sản phẩm thơ 14ml rượu nóng, thêm vào dung dịch khoảng 22ml nước nóng Để nguội, tinh thể xuất Lọc áp suất kém, rửa nước lạnh nước lọc khơng cịn phản ứng màu với FeCl3 ta thu sản phẩm tinh khiết Cân tính hiệu suất phản ứng Câu hỏi tham khảo - Câu hỏi trước thực hành Ester gì? Tính chất vật lý chung ester? Nêu lý hiệu suất điều chế aspirin lại không đạt 100% Hãy vẽ công thức hai chất sau: A,Phenyl salicylate b) Acetyl salicylic acid Viết phương trình phản ứng của: a) Salicylic acid + Ethanol b) Phenol + Acetic anhydride - Câu hỏi sau thực hành: Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hoá hữu Nêu lý hiệu suất điều chế aspirin lại khơng đạt 100%? Một sinh viên thực hành tổng hợp aspirin tính hiệu suất lớn 100%? Hãy đưa lý gây nên trường hợp này, cho biết q trình tính tốn sinh viên hồn tồn xác? Tại phải rửa đến nước lọc khơng cịn phản ứng màu với FeCl3? Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu BÀI TỔNG HỢP ETYLBROMUA I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Các dẫn xuất halogen dùng làm dung môi, nguyên liệu sản xuât thuốc trừ sâu, chất điều hòa sinh trưởng… Đa số trường hợp nguyên tử halogen hợp chất hữu có khả thay nhóm nguyên tử khác (nhóm –NH2, -OH, cacboxyl…) Các phản ứng điều chế dẫn xuất halogen sau có ý nghĩa quan trọng: 1- Phản ứng thay nhóm hydroxyl phân tử ancol axit cacboxylic, nguyên tử oxy hợp chất anđehit xeton nguyên tử halogen 2- Phản ứng cộng hợp phân tử halogen, axit halogenic vào hợp chất chưa liên kết bội 3- Phản ứng thay trực tiếp nguyên tử hydro halogen Tổng hợp etylbromua: Các Phương trình phản ứng xảy q trình thí nghiệm: KBr + H2SO4 HBr + KHSO4 C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O CH3CH2OH + H2SO4 CH3CH2OSO2OH + H2O CH3CH2OSO2OH + HBr C2H5Br + H2SO4 CH3CH2OH + CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3 + H2O II PHẦN THỰC HÀNH A DỤNG CỤ - Bộ cột cất Vicgro gồm: bình cầu, cột cất, sinh hàn thẳng, sừng bỏ, bình tam giác - Nhiệt kế - Đũa thủy tinh, phễu chiết, cốc 100ml - Khay nhựa đựng đá - Bếp cách cát B THỰC HÀNH - Cho vào bình cầu đáy trịn 14ml etanol, 10ml nước làm lạnh, vừa lắc vừa thêm dần 17ml H2SO4 đặc, sau thêm vào 10g KBr (Lưu ý: sau cho tất chất vào bình cầu bôi vaselin lắp dụng cụ) Lắp dụng cụ hình vẽ - Đầu cuối sừng bị nhúng vào erlen đựng nước đá Đun hỗn hợp phản ứng cất lấy etylbromua với tốc độ – giọt/giây lấy sản phẩm qua cột Vicgrơ lấy phân đoạn có nhiệt độ sơi 35÷40oC Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình Thực hành Hố hữu - Cho sản phẩm thô vào phễu chiết lắc thận trọng với H2SO4 đđ lạnh (bằng 1/5 thể tích sản phẩm), hay với HCl 36% lạnh để loại ete sản phẩm phụ tạo thành trình phản ứng Sau rửa với nước, trung hịa với dung dịch NaHCO3 10%, rửa với nước, làm khan CaCl2 khan Etylbromua có tos = 38oC; n20D = 1.4239; d203 = 1.4586 Hãy tính hiệu suất phản ứng Câu hỏi tham khảo: Câu Tại phải dùng cột cất Vicgro? Tại phải chưng cất lấy sản phẩm trình làm thí nghiệm? Câu Viết phương trình phản ứng? Câu Tại Erlen thu chất lại phải đựng chậu đựng nước đá? Câu 4: Sau chưng cất xong, sản phẩm thơ ngồi etylbromua cịn có chất nào? Câu 5: Vai trị HCl, NaHCO3 CaCl2 q trình thí nghiệm? Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP ... dung dịch NaOH 3% - Khi b? ?? b? ??ng kiềm đặc, rửa chỗ b? ?? b? ??ng nhiều lần nước, axit axetic loãng hay dung dịch axit boric 1% - Khi b? ?? b? ??ng brom, rửa nhiều lần ancol etylic hay benzen, dung dịch natri... dịch natri thiosunfat 10%, sau đ ó b? ?i mỡ vazơlin vào chỗ b? ?? b? ??ng - Khi b? ?? b? ??ng phenol, rửa nhiều lần glixerin màu da trở lại b? ?nh thường, nước, sau b? ?ng chỗ b? ??ng b? ?ng tẩm glixerin - Khi rơi chất... hàn hồi lưu - Cho từ từ 14ml benzen vào hỗn hợp phản ứng (có thể cho lần khoảng 2-3ml benzen vào b? ?nh) Tốc độ benzen cho vào b? ?nh cho khơng có khí NO2 bay Trường ĐH BR-VT Khoa HH&CNTP Giáo trình