MỘT số bài THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH THEO CHƯƠNG TRÌNH OLYMPIC

MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH THEO CHƯƠNG TRÌNH OLYMPIC Vụ Giáo dục Trung học – Bộ Giáo dục Đào tạo Bài Xác định Sắt có thuốc viên chứa Sắt Lý thuyết Sắt thành phần thiết yếu hồng cầu (hemoglobin), giúp vận chuyển oxi máu đến phần thể Nó giữ vai trò sinh tử nhiều phản ứng trao đổi chất Thiếu sắt gây bệnh thiếu máu hệ mức hồng cầu máu thấp Thiếu sắt suy dinh dưỡng khoáng chất phổ biến giới Một cách để giảm thiếu hụt sắt chữa trị viên chứa sắt Hoạt chất thuốc viên chứa sắt sắt(II) diện thuốc viên khảo sát dạng sắt(II) fumarat Ngoài hợp chất hữu sắt(II) này, thuốc viên có chứa chất khác tác nhân liên kết Cấu trúc axit fumaric là: OH O O OH Axit fumaric Sắt(II) 1,10-phenanthroline tạo phức có màu vàng cam/đỏ [(C12H8N2)3Fe]2+ Mật độ quang (absorbance) phức này, xác định 510 nm dung dịch đệm (pH=8) phép đo hàm lượng sắt viên thuốc Do 1,10-phenanthroline liên kết với sắt(II) sắt(II) dễ bị oxi hóa thành sắt(III), thêm hidroxiamoni clorua (hydroxylammonium chloride) để khử toàn sắt(III) thành sắt(II) Một sơ đồ phản ứng đơn giản là: NH2OH + Fe3+ → N2O + H+ + H2O + Fe2+ N N 1,10-Phenanthroline 1,10 phenantroline 219 Thiết bị Hóa chất tiến hành THIẾT BỊ HÓA CHẤT − Cân − Viên thuốc chứa Fe (II) − Cối, chày sứ; − HCl 4M; − Cốc 100 mL; − Dung dịch 1,10-phenanthroline; − Thiết bị siêu âm (ultrasonic bath); − Dung dịch hydroxylammonium − Bếp điện; chloride; − Phễu Hirsch chứa lớp nhỏ chất giúp lọc nhanh; − Bình định mức 250 mL 100 mL; − Pipet; − Quang phổ kế; Phương pháp tiến hành Dùng cân để xác định khối lượng viên thuốc chứa sắt xác đến mg Viên thuốc tán cẩn thận thành bột cối chuyển định lượng vào cốc 100 mL lượng nhỏ nước cất Thêm axit clohidric (5 mL, M) Đun nóng chất cốc đến khoảng 60 oC bếp điện Dung dịch đổi sang màu vàng Đặt cốc vào thiết bị siêu âm (ultrasonic bath) phút Giữ cốc ổn định mốp xốp (styrofoam) Phễu Hirsch chứa lớp nhỏ chất giúp lọc nhanh (Hi-flo filter aid) làm ẩm ép chặt lọc, dùng phễu lọc huyền phù cách hút Rửa chất giúp lọc nhanh (Hi-flo filter aid) lượng dư nước cất Nước lọc chuyển cẩn thận vào bình định mức (250 mL) thêm nước cất, khuấy liên tục để điều chỉnh thể tích cuối Dùng pipet để hút 10 mL dung dịch cho vào bình định mức 100 mL Lại điều chỉnh thể tích nước cất đồng thời khuấy Từ dung dịch này, dùng pipet lấy 10 mL cho vào bình định mức 100 mL Sau đó, thêm dung dịch 1,10-phenanthroline (10 mL) dung dịch hidroxi 220 amoni clorua (hydroxylammonium chloride) (1 mL) Kế tiếp, điều chỉnh thể tích dung dịch dung dịch đệm (pH 8) Mật độ quang dung dịch đo máy so màu (quang phổ kế) 510 nm so với nước cuvet 1,000 cm Hãy tính lượng sắt viên thuốc chứa sắt dựa độ hấp thụ mol (hệ số tắt, e) biết phức sắt(II) phenanthroline 510 nm Độ hấp thụ mol phức sắt(II) phenanthroline 510 nm 11100 M-1cm-1 Quan trọng Để lọai bỏ sai lệch mật độ quang nối với máy so màu sử dụng, hệ số điều chỉnh ghi máy so màu học sinh dùng thí nghiệm Mật độ quang quan sát cần phải nhân với hệ số để thu mật độ quang dung dịch phức sắt Bài Xác định mẫu vô chưa biết Lý thuyết Có 12 mẫu chưa biết đựng túi chất dẻo bao gồm dung dịch chưa biết, dung dịch đựng ống nhỏ giọt mẫu chất rắn đựng ba lọ miệng rộng Tất mẫu chưa biết đánh số với chữ số Hãy kiểm tra cẩn thận mã số mẫu theo danh sách mẫu vô chưa biết viết số báo danh tên vào tờ giấy (Danh sách kèm theo mẫu chưa biết học sinh) Mỗi lọ đựng chất rắn có khoảng 20 miligam dạng bột tinh thể hợp chất tinh khiết Mỗi ống nhỏ giọt chứa khoảng 1,5ml dung dịch hợp chất tinh khiết hòa tan nước cất Nồng độ dung dịch chưa biết nằm khoảng từ 0,05 đến 0,5 M(mol/lit) Các dung dịch chưa biết sau: HCl NaOH Chú ý: H2O2 Na2CO3 H2SO4 Na2SO3 221 ZnCl2 BaCl2 NH4SCN K4Fe(CN)6 (1) Có mẫu chưa biết lặp lại (2) H2O kết tinh tinh thể ngậm nước bỏ qua cơng thức cho Trên bàn thí nghiệm học sinh có hộp nhựa đựng dụng cụ, mẫu chưa biết thuốc thử sử dụng thực hành Danh sách dụng cụ Dụng cụ Điện cực dây Pt Hộp đựng pin Bản lõm trắng để nhỏ giọt Kéo cắt Thìa càphê Danh sách thuốc thử Thuốc thử KI FeCl3 Số lượng 1 1 Dụng cụ Số lượng Điện cực dây Au Pin Bản mỏng nhựa màu đen Ống nhỏ giọt (1 mL) Nồng độ Thuốc thử 0.1M pp (phenolphtalein) 0.1M Dung dịch tinh bột Nồng độ 0.01％ 0.01％ Mức độ độc hại an tồn hóa chất Hóa chất Axit clohidric Axit sunfuric Dung dịch Natri Công thức HCl H2SO4 NaOH Độ độc hại 36/37/38 35 35 Độ an toàn 26 26-30-45 26-36/37/39-45 H2O2 22-41 26-39 Hydroperoxit Dung dịch Natri Na2CO3 36 22-26 cacbonat Dung dịch Bariclorua Dung dịch Natrisunfit Dung dịch Kẽm clorua BaCl2 Na2SO3 ZnCl2 20-25 31-36/37/38 22-34-50/53 45 26-36 26-36/37/39-45-60- 32 61 22-24/25 hidroxit Dung dịch Dung dịch Kali K4Fe(CN)6 222 hexaxyanoferat (II) Dung dịch Amoni thioxyanat Sắt (III) clorua (rắn) Kali iotua (rắn) Dung dịch tinh bột Chất thị NH4SCN 20/21/22-32-52/53 13-61 22-34 40 26-36/37/39-45 22-24/25 * 36/37 FeCl3 KI - Phenolphthalein Tiến hành Sử dụng bốn thuốc thử cấp, phản ứng mẫu chưa biết với thiết bị điện phân đơn giản để nhận biết mẫu chưa biết viết trả lời em (dưới dạng số với chữ số - cách đánh số mẫu mẫu cho) vào ô trống tờ phiếu trả lời Chú ý: Sau kết thúc công việc cho hai dây vàng (Au) Platin(Pt) pin vào túi nilon ban đầu chúng để lại tất dụng cụ hóa chất (kể mẫu chưa biết) vào hộp nhựa vị trí ban đầu Trong thực hành học sinh thực loạt phép thử để xác định (hoặc khẳng định) mẫu chưa biết Học sinh cần nắm phản ứng hoá học liên quan đến phép thử tiến hành viết phương trình phản ứng: A Viết phương trình điện phân xảy dạng ion rút gọn có ghi trạng thái tồn để khẳng định mẫu chưa biết dung dịch chứa ZnCl2 B Viết phương trình phản ứng dùng để làm kết tủa Zn bề mặt điện cực dụng cụ hóa chất cho Bài Xác định cacbonat hiđro photphat mẫu làm chất mài Lý thuyết Na2CO3, CaCO3 Na2HPO4 thành phần bột mài Trong thí nghiệm này, phải xác định ion cacbonat hiđro photphat mẫu để mài hai chuẩn độ axit-bazơ 223 Đầu tiên, thêm lượng xác axit clohiđric (được lấy với lượng dư) vào mẫu thử Phản ứng xảy ra, hiđro photphat chuyển thành H 3PO4, cịn ion cabonat chuyển thành CO2 sau hết bị đun sơi Các ion canxi có ban đầu mẫu chuyển vào dung dịch Vì ion ảnh hưởng đến kết phân tích nên chúng kết tủa CaC2O4 lọc bỏ trước chuẩn độ Tiếp đến, axit photphoric vừa tạo thành chuẩn độ dung dịch NaOH có nồng độ xác với hai chất thị khác là: Bromcrezon xanh (Bromocresol Green, BCG) Thymolphthalein (TP) Bước thứ chuẩn độ là: H3PO4 (và lượng dư HCl) chuẩn độ tới ion H 2PO4-, điểm kết thúc bước chuẩn độ có môi trường axit (pH khoảng ~4.5) Điểm làm cho BCG chuyển từ màu vàng sang màu xanh Bước thứ hai chuẩn độ này: tiếp tục bước tạo HPO42- Điểm kết thúc bước hai xảy TP không màu chuyển sang màu xanh (mơi trường có tính kiềm, pH vào khoảng 10) Lượng ion CO32- mẫu tìm dựa vào lượng khác giữa: a) Lượng chất chuẩn độ ứng với lượng ban đầu HCl (đã dùng để hòa tan mẫu) b) Lượng chất chuẩn độ ứng với điểm kết thúc chuẩn độ thứ hai (chỉ thị TP) Lượng ion HPO42- tìm dựa vào lượng khác lượng chất chuẩn độ dùng để đạt tới hai điểm kết thúc chuẩn độ (chỉ thị TP BCG) Thiết bị Hóa chất tiến hành THIẾT BỊ HĨA CHẤT − Cân − Bột mài chứa Na2CO3, CaCO3 − Phễu lọc; Na2HPO4 − Cốc 100 mL; − HCl 1M; − Ống đong; − Nước cất − Bếp điện; − Dung dịch K2C2O4 15%; − Bình hình nón (Erlenmeyer); − Dung dịch NaOH; 224 − Bình định mức 100 mL; − Dung dịch Thymolphthalein (TP) − Pipet; − Dung dịch BromoCresol Green (BCG) Qui trình tiến hành Bước Hịa tan mẫu đuổi CO2 Thêm 10,00 mL dung dịch HCl nồng độ khoảng mol/L (xem trị số xác ghi nhãn lọ) vào mẫu bột mài có cốc đậy mặt kính đồng hồ thủy tinh (mọi thao tác phải xác: lấy dung dịch pipet! Không bỏ nắp đậy cốc để tránh thất hóa chất!) Sau giai đoạn khí mạnh kết thúc, dùng bếp điện cẩn thận đun nóng dung dịch cốc (vẫn phải đậy cốc mặt kính đồng hồ) tới hết khí Tiếp đến, đun cẩn thận dung dịch cịn lại cốc cho sơi khoảng 2-3 phút Bước Kết tủa canxi Nhấc cốc khỏi bếp điện Dùng nước cất rửa phần nước ngưng tụ mặt kính đồng hồ cho chày vào cốc Dùng ống đong lấy 1-2 mL dung dịch K 2C2O4 15% Cho từ từ lượng theo thành vào cốc (mất khoảng 10 đến 20 phút) lúc kết tủa hoàn toàn Dùng khoảng thời gian chờ đợi để xác định nồng độ xác dung dịch NaOH (theo phương pháp đây) Bước Xác định nồng độ xác dung dịch NaOH Dùng pipet lấy 10,00 mL dung dịch HCl cho vào bình định mức 100 mL, thêm nước cất vạch, lắc bình để trộn Rót dung dịch NaOH đầy buret Dùng pipet lấy 10,00 mL dung dịch HCl bình định mức cho vào bình hình nón (Erlenmeyer) Thêm vào erlenmeyer 1-2 giọt dung dịch Thymolphthalein chuẩn độ dung dịch NaOH tới màu xanh xuất vịng xốy dung dịch bền khoảng - 10 giây Tại phần sau: Hãy lặp chuẩn độ mức độ cần thiết Cần lưu ý trị số thể tích dung dịch cần dùng nhiều cách có 0,10 mL Số liệu thể tích dung dịch báo cáo có độ xác tới 0,01 mL 3.1a Hãy điền đầy đủ vào bảng Phiếu trả lời 225 3.1b Hãy tính nồng độ dung dịch NaOH (theo mol/L) Bước Lọc bỏ canxi oxalat Sau kết tủa hầu hết CaC 2O4, dùng phễu lọc dung dịch vào bình định mức 100 mL Nước lọc bị đục có mặt lượng nhỏ canxi oxalat không gây ảnh hưởng tới việc chuẩn độ Dùng nước cất rửa kết tủa bỏ giấy lọc có kết tủa vào thùng đựng rác Thêm nước cất vào bình đựng nước lọc vạch lắc Bước Chuẩn độ mẫu dùng Bromocresol Green Dùng pipet lấy 10,00 mL nước lọc thu sau bước cho vào Erlenmeyer thêm tiếp vào giọt dung dịch BCG Hãy chuẩn bị Erlenmeyer khác có dung dịch đối chứng gồm giọt dung dịch NaH2PO4 15%, giọt dung dịch BCG 15-20 mL nước cất Dùng dung dịch NaOH chuẩn độ dung dịch nước lọc tới màu dung dịch trùng với màu dung dịch đối chứng dừng 3.2 Hãy điền đầy đủ vào bảng Phiếu trả lời Bước Chuẩn độ mẫu dùng Thymolphthalein Dùng pipet lấy 10,00 mL nước lọc thu sau bước cho vào Erlenmeyer thêm tiếp vào giọt dung dịch TP Dùng dung dịch NaOH chuẩn độ dung dịch nước lọc tới màu xanh xuất bền khoảng – 10 giây dừng 3.3 Hãy điền đầy đủ vào bảng Phiếu trả lời Bước Các tính tốn 3.4 Hãy tính khối lượng CO32- mẫu dùng 3.5 Hãy tính khối lượng HPO42- mẫu Bước Các câu hỏi thêm cho thí nghiệm Hãy trả lời câu hỏi sau vào Phiếu trả lời 3.6a Hãy phản ứng (viết phương trình) làm cản trở phân tích mẫu có mặt Ca2+ 3.6b Danh mục lỗi phạm phải bước khác nêu bảng Phiếu trả lời Hãy số lỗi dẫn đến sai số xác 226 định hàm lượng CO32- và/hoặc HPO42- Hãy dùng kí hiệu sau đây: “0” khơng có sai số dự đốn, “ + ” “ – ” có sai lệch nhiều (sai số dương) sai lệch (sai số âm) so với thực tế Bài Chuẩn độ complexon; Ví dụ xác định ion kim loại dùng phép đo complexon Lý thuyết Nồng độ ion Ni2+ xác định tạo phức với EDTA (etylendiamin tetraaxetat) EDTA ligand nhiều tạo phức 1: với ion Ni 2+ Chất thị murexide tạo phức với ion Ni2+ phức khơng bền EDTA Mục đích thí nghiệm để xác định lượng nước kết tinh niken sunfat Hóa chất cần thiết: Niken sunfat (300 mg) Mã an toàn: R 20/21/22, 42/43, 45, 46 S 26, 27, 28, 36/37/39, 45 Dung dịch EDTA tiêu chuẩn Chất thị murexide R 22 S 36 R - S 22, 24/25 Ammoni clorua (3 g) R 22, 36 S 22 Ammoniac đậm đặc (20 mL) Dụng cụ cần thiết: − Cân − Cốc đong 100 mL − Bình tam giác − Bộ thiết bị chuẩn độ Tiến hành Cân xác khoảng 300 mg niken sunfat hòa tan vào nước Dùng cốc đong 100 mL Điều chế dung dịch đệm cách hòa tan 2,7 g ammoni clorua 17,5 227 mL ammoniac đậm đặc 50 mL nước Đổ đầy dung dịch EDTA tiêu chuẩn 0,01 M vào buret Dùng pipet lấy 10,00 mL dung dịch niken sunfat cho vào cốc hình nón 200 mL pha loãng với khoảng 90 mL nước Vừa thêm vừa khuấy 10 mL dung dịch đệm vào cốc hình nón Thêm chất thị murexide rắn đảm bảo tan hết Chuẩn độ với dung dịch EDTA đến đổi màu từ vàng sang tím Khi màu đổi chậm, thêm ammoniac đậm đặc lúc cuối chuẩn độ Thí nghiệm cần thực hai lần Ghi lại số liệu sau: Lượng dung dịch EDTA theo mL Cũng ghi lại xác độ chuẩn dung dịch Khối lượng niken sunfat.xH2O Tính nồng độ Ni2+ dung dịch Tính số mol nước kết tinh mol niken sunfat 228 Để tăng tốc độ phản ứng thủy phân, đun nóng mẫu cốc nước khoảng 15 phút sau bổ sung hai ba chip sơi vào bình xốy bình Chú ý: Tránh đun sơi, mẫu bị phân hủy Làm lạnh mẫu đến nhiệt độ phòng thêm 2- giọt thị phenolphtalein vào bình Màu sắc dung dịch màu hồng nhạt Nếu dung dịch khơng màu thêm ml dung dịch NaOH 0,50 mol L-1 lặp lại bước Ghi lại tổng khối lượng dung dịch NaOH 0,50 mol.L-1 thêm vào Chuẩn độ bazơ thừa dung dịch dung dịch HCl 0,30 mol.L-1 màu hồng biến dung dịch trở nên đục Ghi lại khối lượng dung dịch HCl 0,30 mol.L-1 thêm vào Lặp lại bước chuẩn độ hai lần cách sử dụng hai mẫu Xử lý liệu Tính hàm lượng Aspirin chuẩn bị: Axit salixylic Anhyđrit axetic Axit axetylsalixylic Axit axetic Khối lượng aspirin theo lý thuyết: n(salicylic acid) = 3, 00 138,12 = 0,0217 mol, n(aspirin) = 0,0217 mol Khối lượng aspirin = 0.0217×180,2 = 3.906 g Thực nghiệm: Khối lượng sản phẩm khô (aspirin) thu theo thực nghiệm = 3,03 g n(aspirin) hay 3,03/180,2 = 0,01682 mol 247 Hàm lượng aspirin = 3,03 × 100% = 3,91 77% Hàm lượng thấp độ tan aspirin nước lạnh Tính lượng axit axetylsalixylic có mẫu asppirin n(axit axetylsalixylic) theo lý thuyết= 1, 00 g 180, g / mol = 5.55 mmol 40 ml NaOH 0,5 M chứa 20 mmol Chuẩn độ 1,00 g mẫu với HCl 0.30 M, thực nghiệm dùng trung bình 27.0 ml 27 ml HCl 0,3M chứa 8,10 mmol n(NaOH dùng phản ứng với axit axetylsalixylic) = 20.0  8.10 = 11.9 mmol 1,0 mol axit axetylsalixylic phản ứng với 2,0 mol NaOH nên n (axit axetylsalixylic) = 11, = 5.95 mmol Để loại bỏ axit axetic tạo sau phản ứng, trình kết tinh lại (tái kết tinh) lặp lặp lại rửa mẫu nước dư Do lượng mẫu giảm từ 1,50 g đến 1,05 g Trong chuẩn độ tái kết tinh 1,00 g mẫu với HCl 0.30 M, thực nghiệm dùng trung bình 28.9 ml 28,9 ml HCl 0,30M chứa 8,67 mmol n(NaOH dùng phản ứng với axit axetylsalixylic) = 20,0  8,67 = 11,3 mmol 1,0 mol axit axetylsalixylic phản ứng với 2,0 mol NaOH nên n (axit axetylsalixylic) = 11, = 5,67 mmol Tính độ tinh khiết aspirin biểu thị tỷ lệ phần trăm khối lượng Điểm nóng chảy mẫu 132oC mẫu khơng tinh khiết Khối lượng axit axetylsalixylic tìm thấy (b) nhiều so với lý thuyết phương pháp tính cho thấy khơng axit axetylsalixylic mà axit salixylic sản phẩm phụ axit axetic khơng phản ứng Vì ảnh hưởng đến độ tinh khiết mẫu aspirin 248 Bài Thủy phân N-axetyl-alanin enzim; ví dụ q trình hóa học thân thiện với mơi trường Lí thuyết: Phản ứng sinh học xúc tác enzim Nhiều enzim biểu lộ khả chọn lọc cao thường xúc tác chọn lọc cho đồng phân đối quang hỗn hợp triệt quang Trong hóa học đại enzim dùng cho nhiều trình tiến hành ống nghiệm, đặc biệt tổng hợp đồng phân quang học tinh khiết Thí nghiệm xem xét thủy phân N-axetyl-alanin với enzim axylaza I (acylase I) Sơ đồ phản ứng nêu đây: Hỗn hợp raxemic N-axetyl-alanin N-axetyl-alanin alanin Có thể theo dõi diễn tiến phản ứng dựa tạo thành alanin nhờ phản ứng với ninhidrin ninhidrin indan-1,2,3-trion alanin anion màu tím lmax = 592 nm Hóa chất cần thiết: Mã an toàn: N-axetyl-alanin raxemic (265 mg) R-S- Acylase I (10 mg) R-S- Liti hidroxit (85 mg) R 23-34 S 45-26-27-36/37/39 249 Dung dịch ninhidrin (Sigma N1632) (2 mL) R 11-20/21/22-34 S 16-26-2736/37/39 Dimetyl sunfoxit (khỏang 70 mL) Đệm liti axetat pH 5,2 R 36/37/38 S 26-36-23 R 20/21/22-63 S 22-36 Tiến hành: Hòa tan 262 mg (2,0 mmol) hỗn hợp raxemic N-axetyl-alanin 10 mL nước Sau thêm từ từ khuấy nhẹ dung dịch chứa 84 mg (2,0 mmol) liti hidroxit monohidrat mL nước Theo dõi pH giấy pH đến đạt pH = Thêm dung dịch acylase I (10 mg) nước đồng thời khuấy mạnh phút [ Điều chế dung dịch enzim cách thêm enzim vào mL nước lọc lọc thủy tinh nhỏ phủ với diatomit] Kế tiếp, thêm nước vào để thể tích tổng cộng đạt xác 20,0 mL Hỗn hợp phản ứng giữ nhiệt độ 37°C (chưng cách thủy) 60 phút Dùng ống tiêm pipet nhỏ lấy xác 0,25 mL dung dịch enzim cho vào ống nghiệm thêm 1,25 mL ninhidrin (Sigma N 1632), (1.25 mL) Đun nóng hỗn hợp nước sơi khoảng 20 phút, lúc có màu tím thẫm Sau để nguội, cho hỗn hợp vào dung dịch đệm có chứa dung dịch liti axetat M (pH = 5,2) dimetyl sulfoxit theo tỉ lệ : ống đong 250 mL Điều chỉnh thể tích đến 250 mL Sau đo hấp thụ phổ kế l = 592 nm Dùng ninhidrin dung dịch đệm (liti axetat dimetyl sulfoxit) để tham chiếu e purple complex = 13350 L mol–1 cm–1 Ghi lại số liệu sau: Nồng độ ban đầu hỗn hợp raxemic N-axetyl-alanin Hấp thụ l = 592 nm Tính số mmol alanin tạo thành phản ứng enzim Dùng định luật Lambert-Beer Tính phần trăm chuyển hóa 250 Câu hỏi: 9-1 Alanin tạo thành có quang hoạt khơng? 9-2 N-axetyl-alanin không quang hoạt, quang hoạt hay tinh khiết mặt quang học chuyển hóa nhỏ 50%? 9-3 Cũng câu hỏi chuyển hóa đạt xác 50%? 9-4 Có thể chuyển hóa 50% hay không? Ghi quan trọng: Nếu thời gian cho phép, dừng phản ứng sau 10, 25, 40 60 phút để xác định nồng độ alanin trường hợp Từ đó, vẽ đồ thị biểu diễn nồng độ alanin theo thời gian, ước lượng thời gian phản ứng tối ưu Bài 10 - Phản ứng ngưng tụ andol thân thiện với môi trường Lý thuyết Để cố gắng thân thiện với môi trường, người ta ngày ý nhiều đến việc giảm thiểu lượng lớn dung môi dùng phản ứng hóa học Trong thí nghiệm sau, phản ứng andol thực khơng có dung mơi Thiết bị Hóa chất sử dụng Thiết bị − Cốc thủy tính 25 cm3 Hóa chất − 3,4-dimetoxibenzandehit (DMBA) − Bình tam giác 100 cm3 − 1- indanon (C9H7ON) 251 − Thìa kim loại − NaOH − Đũa thủy tinh − HCl 3M − pH kế − C2H5OH (ethanol) − Phễu Hirsch − (C2H5)2O (diethyl ethe) − Phễu Buchner − C7H14 (Heptane) − Bơm hút chân không − CH3COOC2H5 (ethyl ethanoat) − Thiết bị phân tích sắc ký lớp mỏng TLC − Đèn tử ngoại (UV) Tiến hành Cho 3,4-dimetoxibenzandehit (DMBA 0,50 g; 3,0 mmol) 1-indanon (0,40 g; 3,0 mmol) vào cốc thủy tinh dung tích 25 cm Dùng thìa kim loại để nghiền nhỏ hai chất rắn cọ xát chúng tạo chất dầu Cho NaOH (0,1 g; 2,5 mmol) vào hỗn hợp phản ứng, có sinh vón cục phải nghiền nhỏ tiếp tục cọ xát hỗn hợp chuyển thành chất rắn Để yên hỗn hợp 20 phút Sau thêm cm dung dịch HCl 3M cọ xát quanh cốc để đẩy xuống tất sản phẩm bám thành cốc Dùng đũa thủy tinh đầu để nghiền nhỏ vón cục xuất a) Đo ghi lại pH dung dịch Lọc chân không qua phễu Hirsch để tách lấy sản phẩm thô Tráng cốc với cm3 dung dịch HCl 3M dùng để rửa sản phẩm thơ phễu Hirsch, tiếp tục hút chân không thêm 10 phút để làm khô sản phẩm b) Ghi lại khối lượng sản phẩm thô (có thể cịn ướt) cho vào lọ dán nhãn ’CPA’ Chạy sắc kí lớp mỏng (TLC) với hệ dung môi Et 2O:heptane (1:1) để kiểm tra phản ứng kết thúc hay chưa Cho sẵn hai chất đầu pha etyl 252 etanoat Pha sản phẩm thơ vào etyl etanoat [Lưu ý: sử dụng tất mỏng cho, cần nạp cho vào túi nilon có khóa (Ziploc bag), ghi tên số báo danh Đây mỏng mà thí sinh vẽ vào phiếu trả lời.] c) Dùng đèn tử ngoại (UV) để phát vệt chất; lấy bút chì khoanh trịn vị trí vệt; chép (copy) mỏng vào phiếu trả lời, sau cho mỏng vào túi nilon có khóa (Ziploc bag), ghi số báo danh Xác định RF ghi lại giá trị tìm Dùng bình tam giác 100 cm có khuấy từ để kết tinh sản phẩm thô hệ dung môi 9:1 EtOH:H 2O (Lưu ý: dùng phễu thủy tinh để lọc nóng, cần phải có q trình để loại lượng nhỏ tạp chất không tan) Dùng đũa thủy tinh đầu để nghiền chất vón cục có Để nguội bình nón chứa dung dịch lọc đến nhiệt độ phịng sau làm lạnh chậu đá (dùng khay xốp polistyren để làm chậu đựng đá) giờ, sau lọc qua phễu Busnơ (Buchner) để thu sản phẩm sạch, hút thêm 10 phút cho khô sản phẩm Cho sản phẩm vào lọ dán nhãn ‘RPA’ ghi số báo danh d) Ghi lại khối lượng sản phẩm tinh chế e) Vẽ cấu trúc có sản phẩm A, dựa thông tin cho phiếu trả lời f) Phổ 13C NMR A dẫn trang sau Các pic dung môi CDCl 3, đánh dấu (*) Dựa vào phổ kết luận công thức A Đánh dấu câu trả lời phiếu trả lời g) Tính hiệu suất phần trăm sản phẩm tinh chế, dựa công thức ứng với cấu trúc mà bạn nêu Bài 11 Tổng hợp Benzylhydantoin Lý thuyết 253 α-Amino axit viên gạch xây dựng peptit protein Chúng thường dùng làm vật liệu ban đầu tổng hợp dược phẩm Trong thí nghiệm S-phenylalanine A thiên nhiên chuyển theo hai bước thành benzylhydantoin C, chất trung gian hữu ích để điều chế dẫn xuất có hoạt tính sinh lí khác BƯỚC O H2N OH BƯỚC O 1) NaOCN, NaOH (aq) HN 2) HCl (aq), 25 oC O B A Khối lượng phân tử = 165,19 O HCl (aq), 80 oC OH NH2 Khoái lượng phân tử = 208,22 Phương pháp tiến hành BƯỚC − Sử dụng phương pháp phân tích sắc kí lớp mỏng TLC − Sử dụng phương pháp chưng cách cát BƯỚC − Sử dụng phương pháp phân tích sắc kí lớp mỏng TLC − Sử dụng phương pháp chưng cách cát − Sử dụng đèn cực tím (UV) 254 HN C NH O Khối lượng phân tử = 190,20 BƯỚC Giữ lại lượng nhỏ chất ban đầu A để phân tích sắc kí lớp mỏng TLC (xem đây) Cho (S)-phenylalanin A (500 mg, mmol, lượng xác ghi nhãn lọ nhỏ) vào bình cầu cổ dài, thêm natri xianat (300mg; 4,6 mmol), nước (3 mL) cá từ (stirring bar) Thêm hai giọt dung dịch natri hidroxit (1M) nước vào huyền phù khuấy Bình cầu nối với ngưng tụ đun nóng hỗn hợp phản ứng đến 80 oC chưng cách cát vừa đồng thời sử dụng khuấy từ Quan trọng Để đạt đến nhiệt độ thích hợp kịp thời khơng nhiều thời gian, mở điện để nung cát bắt đầu thí nghiệm Dùng nhiệt kế để kiểm tra thường xuyên cẩn thận nhiệt độ cát Sau đun nóng hỗn hợp phản ứng 80 oC 30 phút, để nguội dung dịch suốt thu nhiệt độ phòng đổ vào cốc nhỏ hình nón Rửa bình cầu với nước Axit hóa dung dịch cách thêm giọt axit clohidric (4 M) đến pH < đồng thời khuấy từ Thêm nước vào huyền phù trắng thu để dễ khuấy Lọc kết tủa trắng cách hút, rửa kết tủa nước lấy dư (trên lọc) rửa hai lần với lượng nhỏ di-isopropyl ete để loại hầu bám vào Dẫn xuất ure B để lọc hút phút để loại bỏ nhiều tốt dung mơi cịn sót lại Một lượng nhỏ dẫn xuất ure B tạo thành giữ lại để phân tích sắc kí lớp mỏng TLC sau BƯỚC Dẫn xuất ure B chuyển sang bình cầu cổ dài thêm axit clohidric (4 M, mL) Cho cá từ vào, khuấy kĩ huyền phù đun nóng đến 80 oC chưng cách cát Thu dung dịch suốt Sau thời gian phản ứng khoảng 30 phút, hỗn hợp phản ứng (lúc có chút kết tủa) để 255 nguội đến nhiệt độ phòng Lọc huyền phù thu cách hút, rửa kĩ với nước sau rửa hai lần với lượng nhỏ di-isopropyl ete Sản phẩm để lại lọc đểt hút phút Sau thu lấy giấy lọc để khơ khơng khí 30 phút Sản phẩm cuối C, chất B chất ban đầu A (xem trên) đem phân tích sắc kí lớp mỏng TLC Để phân tích, lượng nhỏ chất hòa tan lượng axeton tinh khiết Các mẫu nhỏ dung dịch cho lên TLC cách dùng ống mao dẫn cấp Sự phân tích tiến hành lần với hai TLC Các TLC xử lí với chất rửa giải dung dịch axit fomic 2% etyl axetat Sau rửa giải, phân tích TLC đèn cực tím (UV-lamp) Đánh dấu rõ vạch đầu (starting line), vạch cuối (front line) điểm kích hoạt cực tím (UV-active spots) bút chì Sao chép sơ đồ vào ô Tờ Bài làm Các trị số Rf xác định Cuối cùng, gói TLC với kết phân tích tốt parafilm để vào túi nhựa (plastic bag) dùng băng dính dán lại Sản phẩm cuối C chuyển vào lọ nhỏ xác định khối lượng rỗng trước (khối lượng ghi nhãn) Cân lọ chứa sản phẩm tính hiệu suất sản phẩm C Giáo viên kiểm tra chất lượng benzylhydantoin học sinh điều chế xác định điểm nóng chảy thiết bị đo điểm nóng chảy tự động 256 CÁC CẢNH BÁO VỀ CÁC NGUY HIỂM CÓ THỂ GẶP VÀ KHUYẾN CÁO VỀ AN TỒN TRONG KHI LÀM THÍ NGHIỆM Cảnh báo các nguy đặc biệt (Kí hiệu R - Risk) R Gây nổ ở dạng khô R Nguy nổ va đập, ma sát, có lửa hoặc nguồn gây cháy khác R Nguy gây nổ rất cao va đập, ma sát, có lửa hoặc nguồn gây cháy khác R Tạo các hợp chất nổ kim loại rất nhạy R Đun nóng có thể gây nổ R Gây nổ tiếp xúc hoặc không tiếp xúc với không khí R Có thể gây cháy R Tiếp xúc với vật liệu cháy có thể gây cháy R Gây nổ trộn với chất dễ cháy R 10 Có thể cháy R 11 Dễ cháy R 12 Rất dễ cháy R 13 Khí hóa lỏng rất dễ cháy R 14 Phản ứng mãnh liệt với nước R 15 Tiếp xúc với nước giải phóng khí dễ bốc cháy R 16 Gây nổ trộn với các chất oxi hóa R 17 Tự bốc cháy không khí R 18 Khi sử dụng, có thể tạo hỗn hợp với không khí gây cháy hoặc nổ R 19 Có thể tạo các peoxit gây nổ R 20 Nguy hiểm hít vào R 21 Nguy hiểm tiếp xúc với da R 22 Nguy hiểm nếu nuốt vào R 23 Ngộ độc hít vào R 24 Ngộ độc tiếp xúc với da R 25 Ngộ độc nếu nuốt vào R 26 Rất độc hít vào R 27 Rất độc tiếp xúc với da R 28 Rất độc nếu nuốt vào 257 R 29 Tiếp xúc với nước giải phóng khí độc R 30 Khi sử dụng, có thể rất dễ cháy R 31 Tiếp xúc với axit giải phóng khí độc R 32 Tiếp xúc với axit giải phóng khí rất độc R 33 Gây nguy hiểm các tác động tích lũy R 34 Gây bỏng R 35 Gây bỏng nặng R 36 Gây cay mắt R 37 Kích thích hệ hô hấp R 38 Gây mẩn ngứa da R 39 Nguy hiểm các tác động nghiêm trọng không thể loại bỏ R 40 Có thể nguy hiểm các tác động nghiêm trọng không thể loại bỏ R 41 Nguy hiểm gây hỏng mắt nặng R 42 Có thể gây sổ mũi hít vào R 43 Có thể gây mẫn ngứa tiếp xúc với da R 44 Nguy gây nổ nếu đun nóng bình kín R 45 Có thể gây ung thư R 46 Có thê gây tổn hại gen R 47 Có thê gây tổn hại phôi R 48 Nguy hiểm bị tổn hại kéo dài Khuyến cáo về an toàn (Kí hiệu S - Safety) S Nút kín bình chứa S Để cách xa tầm với của trẻ S Giữ nơi thoáng mát S Bảo quản cách xa khu dân cư S Bảo quản bình chứa dưới các điều kiện (chất lỏng được nhà sản xuất đưa chỉ dẫn riêng) S Bảo quản dưới các điều kiện (khí trơ được nhà sản xuất chỉ dẫn riêng) S Bảo quản bình chứa ở dạng đóng kín S Bảo quản bình chứa khô ráo S Bảo quản bình chứa nơi thông gió S 10 Bảo quản bình chứa chất bình ở dạng ướt S 11 Tránh tiếp xúc với không khí 258 S 12 Không bảo quản bình chứa ở dạng kín S 13 Bảo quản cách xa thực phẩm, nước uống và thực phẩm cho gia súc S 14 Bảo quản cách xa ( các chất đố kị phải được nhà sản xuất chỉ định) S 15 Bảo quản cách xa nhiệt S 16 Bảo quản cách xa nguồn phát lửa Cấm hút thuốc S 17 Bảo quản cách xa các chất dễ cháy S 18 Tiếp xúc và mở bình chứa hoá chất cẩn thận S 19 Khi sử dụng hóa chất không ăn hoặc uống đồng thời S 20 Khi sử dụng hóa chất không hút thuốc S 21 Không hít bụi hóa chất S 22 Không hít khí/khói/ hơi/ khí phun sương S 23 Tránh tiếp xúc hóa chất với da S 24 Tránh hóa chất bắn vào mắt S 25 Trong trường hợp bị bắn vào mắt, phải rửa với nhiều nước và đến quan y tế S 26 Cởi bỏ áo quần bị nhiễm bẩn hóa chất S 27 Khi bị dính vào da, rửa với một lượng nhiều (do nhà sản xuất chỉ định) S 28 Không làm khô kiệt bình chứa S 29 Không bao giờ được cho nước vào sản phẩm này S 30 Bảo quản cách xa các chất gây cháy S 31 Cần có các biện pháp đề phòng sự phóng điện S 32 Tránh va đập và ma sát S 33 Chất này và bình chứa nó phải được loại bỏ theo cách an toàn thích hợp S 34 Mặc quần áo bảo vệ thích hợp S 35 Đeo găng tay thích hợp S 36 Trong trường hợp không đủ thông thoáng, phải đeo thiết bị trợ hô hấp S 37 Đeo phương tiện bảo vệ mắt/ mặt S 38 Để vệ sinh sàn và các vật dụng bị nhiễm bẩn hóa chất này, cần sử dụng (do nhà sản xuất chỉ định) S 39 Trong trường hợp cháy và/ hoặc nổ không được hít khói S 40 Trong thời gian phun khói / phun sương phải đeo thiết bị trợ hô hấp thích hợp S 41 Trong trường hợp cháy, sử dụng (chỉ rõ chính xác dùng loại dụng cụ cứu hỏa nào Nếu nước làm tăng nguy thì KHÔNG bao giờ được dùng nước) S 42 Nếu cảm thấy người không khỏe, đến quan y tế (có biển chỉ dẫn) 259 S 43 Trong trường hợp tai nạn hoặc nếu người không được khỏe đến quan y tế (có biển chỉ dẫn) Ví dụ ý nghĩa R S Di-isopropyl ete (Di-isopropyl ether) Cơng thức C6H14O Khối lượng phân tử Điểm nóng chảy -85 oC Điểm sôi Khối lượng riêng 102,17 68 oC 0,72 g/cm3 R11 Rất dễ cháy R19 Có thể tạo peoxit dễ nổ R66 Làm cho da khô nứt bị dây nhiều lần R67 Hóa chất dạng gây chóng mặt buồn nơn S9 Giữ nơi thơng gió S16 Tránh tia lửa - Khơng hút thuốc S29 Khơng đổ vào hệ thống nước S33 Cần có biện pháp chống phóng tĩnh điện Axit clohidric (Hydrochloric acid) Công thức HCl Khối lượng riêng R11 Khối lượng phân tử 36,46 0,909 Rất dễ cháy R37/38 Gây ngứa mắt, hệ thống hô hấp da S16 Tránh tia lửa - Không hút thuốc S26 Nếu rơi vào mắt, rửa với nhiều nước xin trợ giúp y tế S45 Khi bị tai nạn thấy không khỏe, xin trợ giúp y tế (nếu có thể, mang theo nhãn hóa chất) S7 Cần giữ bình thật kín Metanol (Methanol) Cơng thức CH4O Khối lượng phân tử Điểm nóng chảy -98 oC Khối lượng riêng 32,04 0,79 g/cm3 R11 Điểm sôi 65 oC Rất dễ cháy R23-25 Rất độc ngửi, tiếp xúc với da uống R39/23 Rất độc gây hệ nghiêm trọng hồi phục ngửi, tiếp 24/25 xúc với da uống 260 S7 Cần giữ bình thật kín S16 Tránh tia lửa –Không hút thuốc S36/37 S45 Mang bao tay mặc y phục bảo hộ Khi gặp tai nạn cảm thấy không khỏe, xin trợ giúp y tế (nếu có thể, mang theo nhãn hóa chất) 261 ... miệng rộng Tất mẫu chưa biết đánh số với chữ số Hãy kiểm tra cẩn thận mã số mẫu theo danh sách mẫu vô chưa biết viết số báo danh tên vào tờ giấy (Danh sách kèm theo mẫu chưa biết học sinh) Mỗi... chuẩn độ Thí nghiệm cần thực hai lần Ghi lại số liệu sau: Lượng dung dịch EDTA theo mL Cũng ghi lại xác độ chuẩn dung dịch Khối lượng niken sunfat.xH2O Tính nồng độ Ni2+ dung dịch Tính số mol nước... lời Hãy số lỗi dẫn đến sai số xác 226 định hàm lượng CO32- và/hoặc HPO42- Hãy dùng kí hiệu sau đây: “0” khơng có sai số dự đoán, “ + ” “ – ” có sai lệch nhiều (sai số dương) sai lệch (sai số âm)