BÀI 11. PHƯƠNG PHÁP TÁCH BIỆT VÀ TINH CHẾ HỢP CHẤT HỮU CƠ

MỞ ĐẦU

Các hợp chất hữu cơ thu được trong tự nhiên bằng con đường tổng hợp trong phòng thí nghiệm thường ở dạng thô, lẫn các tạp chất cần phải loại bỏ. Muốn có được sản phẩm hữu cơ tinh khiết, người ta sử dụng những biện pháp nào?

Giải nhanh:

Sử dụng những biện pháp chưng cất, chiết, kết tinh, sắc kí …

I. PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT

Hoạt động: Quá trình nấu rượu gạo thủ công được thực hiện như sau:

- Gạo được nấu chín, để nguội, rắc men, ủ kín 3 – 5 ngày, thu được một hỗn hợp chủ yếu gồm nước, ethanol và bã rượu.

- Đun nóng hỗn hợp trên đến nhiệt độ sôi, hơi bay ra đi vào đường ống dẫn. Hỗn hợp hơi trong đường ống được làm lạnh sẽ hoá lỏng và chảy vào bình hứng (Hình 11.1). Quá trình này gọi là chưng cất rượu.

Trả lời câu hỏi:

1. Trong quá trình chưng cất, tỉ lệ ethanol/nước giảm dần hay tăng dần, biết rằng ethanol có nhiệt độ sôi thấp hơn nước?

2. Vai trò của thùng nước lạnh là gì?

Giải nhanh:

1. Tỉ lệ ethanol/nước giảm dần.

2. Vai trò: ngưng tụ ethanol.

Câu hỏi 1: Phương pháp chưng cất thường được áp dụng trong trường hợp nào? Hãy lấy ví dụ trong thực tế 

Giải nhanh:

- Thường dùng để tách biệt các chất có nhiệt độ sôi thấp và chênh lệch nhiệt độ sôi lớn

- VD: chưng cất rượu trong nấu rượu thủ công và công nghiệp, chưng cất tinh dầu bằng lôi cuốn hơi nước.

Thí nghiệm: Chưng cất ethanol từ dung dịch ethanol – nước

Chuẩn bị: rượu (được nấu thủ công); bình cầu có nhánh 250 mL, nhiệt kế, ống sinh hàn nước, ống nối, ống đong 50 mL, bình tam giác 100 mL, đá bọt, nguồn nhiệt (bếp điện, đèn cồn).

Tiến hành:

- Cho 60 mL rượu được nấu thủ công vào bình cầu có nhánh (chú ý chất lỏng trong bình không vượt quá 2/3 thể tích bình), thêm vài viên đá bọt.

- Lắp dụng cụ như Hình 11.2.

- Đun nóng từ từ đến khi hỗn hợp sôi, quan sát nhiệt độ trên nhiệt kế thấy tăng dần, khi nhiệt độ trên nhiệt kế ổn định, đó chính là nhiệt độ sôi của hỗn hợp ethanol và nước. Khi nhiệt độ bắt đầu tăng trở lại thì tắt nguồn nhiệt, ngừng chưng cất.

Trả lời câu hỏi và thực hiện yêu cầu sau:

1. Nhiệt độ sôi của hỗn hợp ethanol ban đầu và nước là bao nhiêu? So sánh với nhiệt độ sôi của ethanol.

2. Dự đoán độ cồn của sản phẩm thay đổi như thế nào so với rượu ban đầu. Giải thích.

Giải nhanh:

1. HS tự làm thí nghiệm

2. Dự đoán: độ cồn sản phẩm sẽ lớn hơn so với rượu ban đầu vì sản phẩm thu được tinh khiết hơn.

II. PHƯƠNG PHÁP CHIẾT

Thí nghiệm: Tách B-carotene từ nước ép cà rốt

Chuẩn bị: nước ép cà rốt, hexane; cốc thuỷ tinh 100 mL, bình tam giác 100 mL, phễu chiết 60 mL, giá thí nghiệm.

Tiến hành:

- Cho khoảng 20 mL nước ép cà rốt vào phễu chiết. Thêm tiếp khoảng 20 mL hexane, lắc đều khoảng 2 phút.

- Để yên phễu chiết trên giá thí nghiệm khoảng 5 phút để chất lỏng tách thành hai lớp.

- Mở khoá phễu chiết cho phần nước ở dưới chảy xuống, còn lại phần dung dịch β-carotene hoà tan trong hexane.

Trả lời câu hỏi:

1. Nhận xét màu sắc của lớp hexane trong phễu chiết trước và sau khi chiết

2. Thí nghiệm tách –carotene từ nước cà rốt dựa theo nguyên tắc nào?

Giải nhanh:

1. Nhận xét: từ không màu chuyển sang vàng cam.

2. Dựa theo nguyên tắc chiết lỏng – lỏng.

Câu hỏi 2: Tìm các ví dụ trong thực tế cuộc sống đã áp dụng phương pháp chiết. Mô tả cách thực hiện và cho biết em đã áp dụng phương pháp chiết lỏng – lỏng hay lỏng – rắn

Giải nhanh:

VD: áp dụng phương pháp chiết như: ngâm rượu thuốc, làm trái cây ngâm trong đường, pha trà, sắc thuốc bắc (chiết lỏng – rắn).

Hoạt động: Hãy cho biết trong hai loại đường đỏ và đường trắng, đường nào tinh khiết hơn

Giải nhanh:

Đường trắng tinh khiết hơn.

III.  SẮC KÍ CỘT

Câu hỏi 3: Hãy cho biết bản chất của các cách làm sau đây thuộc loại phương pháp tách biệt và tinh chế nào?

a) Giã lá cây chàm, cho vào nước, lọc lấy dung dịch màu để nhuộm sợi, vải

b) Nấu rượu uống

c) Ngâm rượu thuốc

d) Làm đường cát, đường phèn từ nước mía 

Giải nhanh:

a) Phương pháp chiết lỏng – rắn

b) Phương pháp chưng cất

c) Phương pháp chiết lỏng – rắn

d) Phương pháp kết tinh.