引入
如何从反应混合物中提纯固体产物?
为什么冷却热饱和溶液能析出较纯的晶体?
怎样选择合适的溶剂进行重结晶?
重结晶是提纯固体有机化合物最经典的方法。原理很简单:利用目标物质和杂质在同一溶剂中溶解度随温度变化的差异,通过溶解-结晶过程将杂质分离。
正文
定义
重结晶（recrystallization）是将粗品固体溶解在适量的热溶剂中,制成热的饱和（或近饱和）溶液,然后冷却,使目标物质以较纯的晶体形式析出,杂质留在母液中或预先过滤除去的提纯方法。
基本原理
大多数固体物质在溶剂中的溶解度随温度升高而增大。如果将粗品溶解在热溶剂中,然后冷却:
- 目标物质的溶解度大幅降低,优先结晶析出
- 杂质含量少,在冷却后溶解度仍然较高,留在母液中
通过过滤将纯晶体与含杂质的母液分离。
操作步骤
1. 选择溶剂
理想溶剂应满足:
| 条件 | 说明 |
|---|---|
| 目标物质热溶冷不溶 | 热时溶解度大,冷时溶解度小 |
| 杂质热冷都溶或都不溶 | 都溶则留在母液中,都不溶则热过滤除去 |
| 不与目标物质反应 | — |
| 沸点适中 | 太低易挥发,太高难干燥 |
| 无毒、廉价 | 安全考虑 |
**常用溶剂:**水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、石油醚。
**混合溶剂:**如果找不到合适的单一溶剂,可用两种互溶的溶剂混合（良溶剂+不良溶剂）。
2. 溶解
- 将粗品放入锥形瓶或烧杯中
- 加入略少于理论量的热溶剂
- 加热至沸腾,逐滴加入热溶剂直到恰好完全溶解
- 切忌溶剂过量,否则冷却后结晶量少,收率低
3. 热过滤（脱色）
- 如果溶液有色（含树脂状杂质）,可加入少量活性炭煮沸后热过滤
- 热过滤要快速进行,防止溶液冷却提前析晶
- 使用预热过的漏斗和滤纸
4. 冷却结晶
- 自然冷却到室温,不要急冷（急冷会析出细小晶体,夹带杂质）
- 可放入冰水浴进一步冷却,提高收率
- 冷却过程中不要搅拌或振动（否则晶体太细）
5. 抽滤
- 用布氏漏斗和抽滤瓶进行减压过滤
- 用少量冷的溶剂洗涤晶体 1~2 次,洗去母液中的杂质
- 抽干,取出晶体
6. 干燥
- 空气中晾干
- 干燥器中干燥
- 烘箱中低温干燥（温度低于熔点）
重结晶效果评估
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| 熔点测定 | 纯物质熔程窄（）,含杂质熔程变宽,熔点降低 |
| 色谱法 | TLC（薄层色谱）显示单一斑点 |
| 外观 | 晶体形状均一,颜色纯净 |
注意事项
- **溶剂用量:**过多导致收率低,过少则溶解不完全
- **冷却速度:**缓慢冷却得到大晶体,纯度高;急冷得到细晶,可能夹带杂质
- **活性炭脱色:**加活性炭前要先移开热源,防止暴沸
- **收率:**重结晶不可能 收率,因为冷却后仍有部分溶质溶解在母液中
其他固体提纯方法
| 方法 | 适用 | 原理 |
|---|---|---|
| 升华 | 具有升华性的物质（碘、萘） | 固体直接变为气体再凝华 |
| 区域熔炼 | 高纯硅、高纯金属 | 杂质在固液界面的分配系数不同 |
| 洗涤 | 粗品表面附着杂质 | 用适量溶剂洗去表面杂质 |
引出
如何测定晶体的熔点?熔点测定能告诉我们什么?
如果一次重结晶纯度不够,是否需要重复操作?
重结晶和蒸馏分别适合什么状态的物质?