实验10　用乙醇-水混合溶剂重结晶萘（Recrystallization of Naphthalene from Ethanol-Water Mixed Solvent）

【实验目的】

（1）学习重结晶提纯有机化合物的原理和方法；

（2）掌握有机溶剂重结晶操作的方法；

（3）掌握热过滤、抽滤和滤纸折叠的方法。

【实验原理】

本实验是用固定配比的乙醇-水混合溶剂对粗萘进行重结晶，以保温漏斗和折叠滤纸进行热过滤。

【基本操作预习】

热过滤（http://202.118.167.67/jpkdata/video/yjhx22/yjhxsy/da_guolu02.htm）

减压过滤（http://202.118.167.67/jpkdata/video/yjhx22/yjhxsy/da_guolu03.htm）

【实验步骤】

在100mL圆底烧瓶中放置2g粗萘，加入70％乙醇15mL，投入1～2粒沸石，装上回流冷凝管，开启冷凝水，用水浴加热回流数分钟，观察溶解情况。如不能全溶，移开火源，用滴管自冷凝管口加入70％乙醇约1mL重新加热回流，观察溶解情况。如仍不能全溶，则依前法重复补加70％乙醇直至恰能完全溶解，再补加2～3mL。

移开火源，稍冷后拆下冷凝管，加入少量活性炭，装上冷凝管，重新加热回流3～5min。趁热用保温漏斗经折叠滤纸（热的70％乙醇润湿）把萘的热溶液过滤到干燥的50mL锥形瓶中（附近不得有明火），并在漏斗上口加盖表面皿以防溶剂过多挥发。

滤完后塞住锥形瓶口，待自然冷却至接近室温后再用冷水浴冷却。待结晶完全后用布氏漏斗抽滤，用约1mL冷的70％乙醇洗涤晶体。将晶体转移至表面皿上，在空气中晾干或放入干燥器中干燥。待充分干燥后称重、计算收率并测定熔点，产量约为1.4g（收率约70％），产品熔点为80～80.5℃。

纯萘为白色片状晶体，熔点为80.5℃。

【思考题】

（1）用有机溶剂重结晶时，在哪些操作上容易着火？应该如何防范？

（2）将溶液进行热过滤时，为何要减少溶剂挥发？如何减少？

2.7.2　升华（http://202.118.167.67/jpkdata/video/yjhx22/yjhxsy/shenghua.htm）

升华是固体化合物提纯的又一种手段，它是固体化合物受热直接气化为蒸气，蒸气又直接冷凝为固体的过程。

升华的操作比重结晶要简便，纯化后产品的纯度较高。但是产品损失较大，时间较长，不适合大量产品的提纯。

2.7.2.1　基本原理

升华是利用固体混合物的蒸气压或挥发度不同，将不纯净的固体化合物在熔点温度以下加热，利用产物蒸气压高，杂质蒸气压低的特点，使产物不经液体过程而直接气化，遇冷后固化，而杂质则不发生这个过程，达到分离固体混合物的目的。

一般来说，对称性较高的固态物质，具有较高的熔点，而且在熔点以下具有较高的蒸气压，可采用升华方法提纯。为了深入了解升华原理，必须研究固、液、气三相平衡，见图2-31。图中的三条曲线将图分为三个区域，每个区域代表物质的一相。由曲线上的点可读出两相平衡时的蒸气压。例如：GS表示固相与气相平衡时固相的蒸气压曲线；SY表示液相与气相平衡时液相的蒸气压曲线：SV则是固相与液相的平衡曲线。S为三条曲线的交点，也是物质的三相平衡点，在此状态下物质的气、液、固三相共存。由于不同物质具有不同的液态与固态处于平衡时的温度与压力，因此，不同的化合物三相点是不相同的。从图中可以看出，在三相点以下，物质处于气、固两相的状态，若温度较低，蒸气就不再经过液态而直接变为固态，因此，升华都在三相点温度以下进行，即在固体的熔点以下进行。固体的熔点可以近似地看作是物质的三相点。与液体化合物的沸点相似，当固体化合物的蒸气压与外界所施加给固体化合物表面压力相等时，该固体化合物开始升华，此时的温度为该固体化合物的升华点。在常压下不易升华的物质，可利用减压进行升华。

2.7.2.2　操作步骤

（1）常压升华　常用的常压升华装置如图2-32所示。少量物质的升华，可采用如图2-32（a）所示的装置。将预先粉碎的待升华物质均匀地铺放在蒸发皿上，上面覆盖一张穿有许多小孔的滤纸，然后将与蒸发皿口径相近的玻璃漏斗倒扣在滤纸上，漏斗的颈部塞以少许棉花或玻璃棉，以减少蒸气外逸。隔石棉网或在油浴、砂浴上缓慢加热蒸发皿，控制加热温度低于升华物质的熔点，使其慢慢升华。蒸气通过滤纸孔上升，冷却后凝结在滤纸或漏斗壁上。

较大量物质的升华，可在烧杯中进行。烧杯上放置一个通冷水的烧瓶，使蒸气在烧瓶底部凝结成晶体并附着在烧瓶底部，如图2-32（b）所示。

图2-32（c）是在空气或惰性气体流中进行升华的装置。当物质开始升华时，通入空气或惰性气体，带出的升华物质蒸气结晶于用自来水冷却的烧瓶壁上。

（2）减压升华　常压下不易升华的物质，可以采用减压升华的方法，装置如图2-33所示。将样品放于吸滤管中，再将插有指形冷凝管的橡皮塞严密地塞在吸滤管上，用水泵或油泵减压。接通冷凝水，用水浴或油浴加热吸滤管，升华物质的蒸气冷凝并结晶于指形冷凝管表面。升华结束后，要慢慢使体系与大气相通，以免空气突然冲入而把指形冷凝管上的晶体吹落。