Thăng hoa là quá trình làm bay hơi chất rắn thành hơi rồi ngưng tụ lại thành trạng thái rắn, không qua trạng thái lỏng.
Những chất chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái khắ mà không qua trạng thái lỏng gọi là chất thăng hoa.
Sự thăng hoa xảy ra ở nhiệt ựộ thấp hơn nhiệt ựộ nóng chảy và nhiệt ựộ sôi.
Phương pháp thăng hoa có ưu ựiểm hơn các phương pháp khác là thu ựược chất tinh khiết hơn và có thể dùng một lượng nhỏ chất. Ngược lại phương pháp này cũng có nhược ựiểm là các chất bẩn phải có tắnh bay hơi khác nhiều so với chất tinh chế, quá trình thăng hoa thường chậm và hao phắ nhiều chất hơn các phương pháp khác.
Tốc ựộ thăng hoa tỉ lệ thuận với áp suất hơi của chất ở nhiệt ựộ xác ựịnh, tỉ lệ với ựộ lớn bề mặt chất bay hơi và tỉ lệ nghịch với áp suất trong bình.
Phương pháp tiến hành thăng hoa ở áp suất thường:
Với dụng cụ ựơn giản lượng nhỏ là cho chất cần thăng hoa vào bát sứ, phủ bằng giấy lọc có chọc thủng nhiều lỗ nhỏ rồi ựậy bát bằng phễu thủy tinh có bọc giấy tẩm ướt hay vải ướt ở bên ngoài, có ựậy cuống phễu bằng một ắt bông. Sau ựó ựun nóng bát sứ trên ngọn lửa ựèn cồn hay trên bếp ựiện qua lưới amiăng hay trên bếp cách cát một cách cẩn thận vì nếu ựun nóng quá sẽ phân hủy chất thăng hoa. Với lượng lớn hơn có thể lắp ráp dụng cụ theo hình sau.
Những chất không hoặc khó thăng hoa ở áp suất thường thì có thể thăng hoa ở áp suất thấp bằng các dụng cụ như hình sau.
Dụng cụ thăng hoa ở áp suất thường Dụng cụ thăng hoa ở áp suất thấp
Hệ thống thăng hoa áp suất thấp lượng nhỏ
3.5. Phương pháp sắc kắ
Phương pháp sắc kắ dùng ựể tách biệt một lượng chất gần giống nhau về thành phần và tắnh chất. Dùng ựể tinh chế các chất có nhiệt ựộ sôi cao và không bền với nhiệt, hoặc ựể tách biệt các chất từ tinh dầu, các chất màu tự nhiên, các aminoaxit,... hoặc ựể xác ựịnh tắnh ựồng nhất và ựộ tinh khiết của chất.
Có nhiều phương pháp sắc kắ: sắc kắ phân bố, sắc kắ hấp phụ và sắc kắ trao ựổi ion, hoặc có thể phân loại phương pháp sắc kắ như sau: sắc kắ cột, sắc kắ lớp mỏng, sắc kắ giấy,...
Chương 4 PHƯƠNG PHÁP XÁC đỊNH CÁC HẰNG SỐ VẬT LÍ CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ
4.1. Xác ựịnh nhiệt ựộ nóng chảy của chất rắn Nhiệt ựộ nóng chảy của một chất ( o Nhiệt ựộ nóng chảy của một chất ( o
nc
t ) là nhiệt ựộ tại ựó pha rắn và pha lỏng cân bằng nhau. Các chất tinh khiết có nhiệt ựộ nóng chảy xác ựịnh, khoảng nhiệt ựộ từ khi bắt ựầu nóng chảy ựến khi nóng chảy hoàn toàn thường chỉ khác nhau khoảng 0,5oC.
Nhiệt ựộ nóng chảy của chất rắn là nhiệt ựộ ựọc ựược khi chất rắn vừa nóng chảy hoàn toàn cho chất lỏng trong suốt, sai số của phương pháp này là 0,5oC. Một lượng nhỏ tạp chất cũng làm thay ựổi ựáng kể nhiệt ựộ nóng chảy và khoảng nhiệt ựộ từ lúc bắt ựầu nóng chảy ựến khi nóng chảy hoàn toàn thường rộng.
Như vậy, có thể xem nhiệt ựộ nóng chảy ựặc trưng cho ựộ tinh khiết của chất rắn nghiên cứu. Nhưng cũng cần chú ý rằng khi ựun nóng nhiều hợp chất hữu cơ bị phân hủy, hoặc thăng hoa.
Trong phòng thắ nghiệm, thường xác ựịnh nhiệt ựộ nóng chảy của chất hữu cơ rắn trong ống mao quản. Cho chất rắn cần ựo nhiệt ựộ nóng chảy vào trong ống mao quản với tiết diện 0,8-1 mm, dài 35-40 mm ựã ựược bịt kắn một ựầu. để ựưa chất rắn vào ựược ựầu cuối của ống mao quản cần phải thả rơi nhiều lần ống mao quản trong một ống thủy tinh dài 40-60 cm hở cả hai ựầu ựược ựặt thẳng ựứng với mặt bàn (hình (c)). Nếu chất dễ thăng hoa thì sau ựó hàn kắn ống mao quản lại.
(a) (b)
Hình 4. 1. (a): Ống chứa chất lỏng (glixerol, hay H2SO4 ựậm ựặc,...) dùng ựể ựun nóng chảy chất nghiên cứu trong ống mao quản (b): Ống chứa ống mao quản
(c) (d)
Hình 4. 2. (c): Cách cho mẫu ựo vào ống mao quản (1: ống thủy tinh dài 50-60cm; 2: mẫu ựo; 3: ống mao quản)(d): Cách kẹp ống mao quản chứa mẫu ựo vào nhiệt kế (1:
nhiệt kế; 2: vòng cao su; 3: ống mao quản chứa mẫu ựo)
(a) (b) (c)
Hình 4. 3. Hệ thống ựo nhiệt ựộ nóng chảy ựơn giản
Có thể sử dụng các dụng cụ ựơn giản sẵn có trong phòng thắ nghiệm ựể tạo thiết bị ựo nhiệt ựộ nóng chảy như hình (c): gồm bình cầu ựáy tròn chứa chất lỏng ựể ựun nóng, ống nghiệm ựược gắn nhiệt kế có kẹp ống mao quản chứa chất nghiên cứu.
Muốn chắnh xác hơn người ta xác ựịnh nhiệt ựộ nóng chảy bằng máy xác ựịnh nhiệt ựộ nóng chảy hoặc chắnh xác hơn nữa là ựo bằng máy xác ựịnh nhiệt ựộ nóng chảy vi phân (xác ựịnh nhiệt ựộ nóng chảy trong kắnh hiển vi).
Hình 4. 4. Máy ựo nhiệt ựộ nóng chảy
4.2. Xác ựịnh nhiệt ựộ sôi
Một chất lỏng tinh khiết có nhiệt ựộ sôi ( o s
t ) xác ựịnh ở một áp suất xác ựịnh. Người ta thường lấy nhiệt ựộ chưng cất của chất lỏng làm nhiệt ựộ sôi. Phương pháp này có sai số lớn khi lắp nhiệt kế không ựúng vị trắ, hoặc ựun quá lửa làm cho hơi quá nhiệt.
Hệ thống chưng cất Hệ thống xác ựịnh với lượng nhỏ
Hình 4. 5. Hệ thống xác ựịnh nhiệt ựộ sôi
4.3. Xác ựịnh tỉ khối
Tỉ khối ρ của chất là tỉ lệ của khối lượng (m) ựối với thể tắch (V) của chất
3
m
ρ = (g/cm ) V
Trong phòng thắ nghiệm, thường xác ựịnh tỉ khối tương ựối d là tỉ khối của chất ρc
so với tỉ khối của chất khác ở cùng ựiều kiện xác ựịnh. Thường so với tỉ khối của nước tinh khiết ρn ở 4oC. c n ρ d = ρ
Giá trị d cũng có thể xác ựịnh bằng khối lượng của chất so với khối lượng của nước tinh khiết ở cùng nhiệt ựộ.
Tỉ khối tương ựối d phụ thuộc vào nhiệt ựộ vì thế trong kắ hiệu luôn có ghi giá trị nhiệt ựộ. Vắ dụ d204 có nghĩa là tỉ khối xác ựịnh ở 20oC so với nước ở 4oC.
để ựo tỉ khối, dùng tỉ khối kế. Cách ựo: nhúng tỉ khối kế vào chất lỏng và tỉ khối ựược xác ựịnh bằng vạch mà mực nước của chất lỏng chỉ trên thang chia ựộ của tỉ khối kế.
Một cách khác ựể xác ựịnh tỉ khối, người ta dùng bình ựo tỉ khối. đây là những bình thủy tinh hình dáng khác nhau và có dung tắch chắnh xác cho trước, cũng có khi nhiệt kế ựi kèm với bình tỉ khối.
Trước khi ựo tỉ khối, bình phải ựược rửa sạch và làm khô. Sau ựó ựem cân bình bằng cân phân tắch chắnh xác ựến 4 số sau dấu phẩy. Ta ựổ nước cất vào bình ựã cân cho ựến vạch và ựặt và tủ sấy với nhiệt ựộ là 20oC trong thời gian không ắt hơn 30 phút, sau ựó lấy bình ra và xác ựịnh khối lượng. đổ nước cất trong bình ra, làm khô bình rồi làm tương tự với chất lỏng cần ựo tỉ khối.
Tỉ khối tương ựối ựược tắnh theo công thức:
n c b bn b bc m m m m m m d = − − = Trong ựó: mb: trọng lượng bình rỗng (g) mbn: trọng lượng bình có nước cất (g)
mbc: trọng lượng bình có chất nghiên cứu (g) mc: khối lượng chất nghiên cứu (g)
Bình ựo tỉ khối Tỉ khối kế
Hình 4. 6. Hệ thống ựo tỉ khối
4.4. Xác ựịnh năng suất quay cực
Hình 4. 7. Máy ựo năng suất quay cực α
Nhằm xác ựịnh khả năng hoạt ựộng quang học của các chất hữu cơ người ta ựo năng suất quay cực của chúng. để xác ựịnh giá trị này, ta dùng máy ựo năng suất quay cực.
PHẦN II A. THÍ NGHIỆM LƯỢNG NHỎ
Chương 1 PHÂN TÍCH đỊNH TÍNH CÁC NGUYÊN TỐ TRONG HỢP CHẤT HỮU CƠ
Thắ nghiệm 1.Xác ựịnh cacbon bằng phương pháp cacbon hóa. Hóa chất: saccarozơ (hoặc tinh bột), benzen
Dụng cụ: chén sứ.
Cách tiến hành thắ nghiệm:
-Cho khoảng 0,1gam saccarozơ (hoặc tinh bột)vào chén sứ. đun nóng cẩn thận trên ngọn lửa ựèn cồn cho ựến khi saccarozơ chuyển thành than.
-Rót vào chén sứ khoảng 0,5ml benzen, dùng que diêm ựang cháy ựể ựốt benzen trong chén (làm trong tủ hốt).
Câu hỏi:
1. Dự ựoán màu của màu ngọn lửa 2. Viết phương trình phản ứng cháy
Thắ nghiệm 2.Xác ựịnh cacbon và hydro.
Hóa chất: Saccarozơ hoặc axit benzoic, bột CuO, dung dịch bão hòa Ca(OH)2, CuSO4 khan
Dụng cụ: ống nghiệm, bông gòn, ống dẫn khắ
Cách tiến hành thắ nghiệm:
-Trộn ựều khoảng 0,2-0,3 gam axit benzoic với 1-2 gam CuO. Cho hỗn hợp vào ống nghiệm khô.
-Cho tiếp thêm khoảng 1 gam CuO ựể phủ kắn hỗn hợp. Dùng một nhúm bông có rắc một ắt bột CuSO4 khan cho vào phần trên ống nghiệm. đậy ống nghiệm bằng nút cao su có ống dẫn khắ sục vào ống nghiệm khác có chứa dung dịch Ca(OH)2. đun nóng ống nghiệm chứa hỗn hợp phản ứng.
Câu hỏi:
1. Nêu nguyên tắc phân tắch ựịnh tắnh các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ.
2. Những hiện tượng gì ựã xảy ra trong hai ống nghiệm? Giải thắch và viết các phương trình phản ứng ựã xảy ra.
Thắ nghiệm 3.Xác ựịnh nitơ
Hóa chất: Ure khan, Na, dung dịch FeSO4 1%, dung dịch FeCl3 1%, dung dịch HCl ựặc, dung dịch HCl 10%, hỗn hợp vôi tôi xút, C2H5OH 96o.
Dụng cụ:Ống nghiệm, ựũa thuỷ tinh.
Cách tiến hành thắ nghiệm:
a )Trường hợp riêng: Hợp chất có N liên kết trực tiếp với C và H
-Trộn ựều khoảng 0,1 gam urê và 1 gam vôi tôi xút rồi cho vào ống nghiệm khô. đun nóng ống nghiệm. Nhận xét kết quả thắ nghiệm bằng các cách sau:
-Ngửi mùi khắ thoát ra ở miệng ống nghiệm.
-ựặt mẫu quỳ ựỏ ựã tẩm ướt lên miệng ống nghiệm. -ựưa ựầu thuỷ tinh có tẩm dung dịch axit HCl ựặc vào miệng ống nghiệm.
b )Trường hợp chung:
-Lấy khoảng 0,5 gam urê (hoặc hợp chất hữu cơ khác có chứa N như anilin, axetamit,Ầ) và chia thành 2 phần bằng nhau. Phần thứ nhất ựược cho vào ựáy ống nghiệm khô. Cho tiếp vào một mẫu Na (ựã ựược cạo sạch lớp ngoài và ép khô giữa hai mảnh giấy lọc). Phần urê còn lại cho tiếp vào ống nghiệm ựể phủ kắn mẫu Na.
-đun nóng cẩn thận ống nghiệm trên ựèn cồn. để nguội, nhỏ từ từ vào ống nghiệm khoảng 1ml etanol khan ựể phân huỷ Na còn dư. Cho thêm 2ml nước cất, khuấy ựều, lọc hỗn hợp ựể thu lấy dung dịch trong. Nhỏ 2-3 giọt dung dịch FeSO4 1% và 1-2 giọt dung dịch FeCl3 1% vào dung dịch thu ựược. Axit hóa hỗn hợp bằng vài giọt dung dịch HCl 10% cho ựến khi xuất hiện kết tủa màu xanh da trời.
Câu hỏi:
1. Hãy giải thắch các kết quả thắ nghiệm ở câu a.
2. Viết các phương trình phản ứng ựể tạo ra kết tủa xanh. 3. Vì sao phải dùng axit HCl ựể axit hóa hỗn hợp phản ứng?
Thắ nghiệm 4.Xác ựịnh lưu huỳnh
Hóa chất: Axit sunfanilic hoặc thioure, anbumin (lòng trắng trứng gà), Na, etanol, dung dịch Pb(CH3COO)2 0,1N, dung dịch NaOH 1N, dung dịch HCl 10%.
Dụng cụ:
Cách tiến hành thắ nghiệm:
a )Phương pháp 1:
-Với axit sunfanilic tiến hành thắ nghiệm như trường hợp chung trong thắ nghiệm 3. Lọc nhiều lần ựể lấy dung dịch trong. Cho dung dịch thu ựược làm hai phần ựể làm các thắ nghiệm tiếp theo.
-Lấy ống nghiệm khác ựã có chứa 0,5ml dung dịch Pb(CH3COO)2, nhỏ từ từ vào ựó từng giọt dung dịch NaOH cho ựến khi hòa tan hoàn toàn chì hidroxit.
-Rót từ từ dung dịch muối chì vừa thu ựược vào dung dịch lọc ở trên (phần thứ nhất).
-Quan sát hiện tượng xảy ra.
-Nhỏ từ từ dung dịch HCl 10% vào phần thứ hai. -Nhận xét mùi ựặc trưng của khắ thoát ra.
b )Phương pháp 2:
-Lấy 2ml anbumin cho vào ống nghiệm, nhỏ vào ựó 0,5ml NaOH, lắc ựều và ựun nóng nhẹ ống nghiệm trên ngọn lửa ựèn cồn (ống nghiệm 1).
-Chuẩn bị dung dịch muối chì như ở trên (ống nghiệm 2).
Câu hỏi:
1. Nêu các hiện tượng xảy ra ở thắ nghiệm trên 2. Giải thắch bằng phương trình phản ứng.
Thắ nghiệm 5.Xác ựịnh halogen
Hóa chất: Cloroform hoặc tetracloruacacbon, dung dịch AgNO3 1%, dung dịch NH3, etanol.
Dụng cụ:Dây ựồng, phễu thuỷ tinh. Cách tiến hành thắ nghiệm:
a )Phương pháp 1:
-Lấy sợi dây ựồng uốn thành hình lò xo và buộc vào ựầu ựũa thuỷ tinh.
-đốt dây ựồng trên ngọn lửa ựèn cồn cho ựến khi không còn ngọn lửa màu xanh của tạp chất.
-Nhúng dây ựồng vào hợp chất hữu cơ có chứa halogen, ựem ựốt trên ngọn lửa ựèn cồn. Quan sát màu của ngọn lửa.
b )Phương pháp 2:
-Lấy một mảnh giấy nhỏ, tẩm etanol và nhỏ thêm vài giọt hợp chất hữu cơ có chứa halogen.
-Chuẩn bị một phễu thuỷ tinh, nhỏ vào thành phắa trong của phễu mấy giọt dung dịch AgNO3, úp phễu lên phắa trên mảnh giấy, rồi ựốt cháy giấy. Nhận xét hiện tượng xảy ra trên thành phễu.
-Nhỏ vài giọt dung dịch NH3 lên thành phễu, tiếp tục theo dõi hiện tượng. Câu hỏi:
1. Giải thắch các hiện tượng xảy ra ở phương pháp 1 và 2 2. Viết các phương trình phản ứng xảy ra.
Chương 2 HYDROCACBON NO, KHÔNG NO, THƠM I. HYDROCACBON NO
Thắ nghiệm 1.điều chế và tắnh chất của metan
Hóa chất: CH3COONa hoặc CH3COOK, vôi tôi xút khan, nước brom bão hòa, dung dịch KMnO4 loãng, dung dịch Na2CO3 5%.
Dụng cụ:
Cách tiến hành thắ nghiệm:
a )điều chế và ựốt cháy metan:
-Cho vào ống nghiệm khô có nút và ống dẫn khắ cong khoảng 4-5 gam hỗn hợp CH3COONa khan và vôi tôi xút (theo tỉ lệ 1:2 về khối lượng) ựã ựược nghiền nhỏ và trộn ựều trong cối sứ.
-Kẹp ống nghiệm trên giá sắt và ựun nóng trên ngọn lửa ựèn cồn.
-đốt khắ metan thoát ra ở ựầu ống dẫn khắ, quan sát màu ngọn lửa.
-đưa nắp chén sứ chạm vào ngọn lửa metan ựang cháy, quan sát màu sắc của nắp chén sứ trước và sau thắ nghiệm.
b )Tắnh chất của metan:
-Chuẩn bị hai ống nghiệm: ống thứ nhất chứa 2ml nước brom, ống thứ hai chứa 2ml KMnO4 loãng và 1ml Na2CO3 5%.
-Dẫn khắ metan thu ựược ở thắ nghiệm a lần lượt vào hai ống nghiệm chứa nước brom và KMnO4. Quan sát màu của dung dịch.
Câu hỏi:
1. Viết các phương trình phản ứng ựiều chế và ựốt cháy metan. 2. Ngọn lửa khi metan cháy có màu gì? Màu sắc trên nắp chén sứ có thay ựổi không, giải thắch?
3. Nêu hiện tượng xảy ra ở hai ống nghiệm chứa nước brom và KMnO4.
-Chú ý:
Ớ Dùng CH3COOK là tốt nhất vì CH4 tạo ra nhanh, quá trình phản ứng êm dịu và hầu như không có bất kỳ sản phẩm phụ nào. Mặc khác CH3COOK là tinh thể khan và thường không cần làm khô.
Ớ CH3COONa là tinh thể ngậm nước (CH3COONa.3H2O) nên cần ựược làm khô.
Thắ nghiệm 2.Phản ứng brom hoá hydrocacbon no
Hóa chất: n-hexan hoặc hydrocacbon no, dung dịch Br2 trong CCl4, dung dịch NH3 25%.
Dụng cụ:
Cách tiến hành thắ nghiệm:
-Rót vào ống nghiệm khô khoảng 1ml hidrocacbon no, nhỏ thêm vài giọt dung dịch Br2 trong CCl4, lắc nhẹ hỗn hợp phản ứng, quan sát màu của dung dịch brom.
-đun hỗn hợp trong nồi nước nóng, theo dõi kết quả thắ nghiệm bằng các cách sau:
Ớ Quan sát màu của dung dịch Br2
Ớ đưa mẩu giấy quỳ tẩm ướt vào miệng ống nghiệm.
Ớ đưa ựầu ựũa thuỷ tinh tẩm dung dịch NH3 vào miệng ống nghiệm. Câu hỏi:
1. Nêu hiện tượng xảy ra khi cho brom tác dụng với hidrocacbon no ở ựiều kiện chưa ựun nóng và sau khi ựun nóng?
2. Viết phương trình phản ứng xảy ra.