DESTYLACJA – wymagania

1. Destylacja frakcyjna

2. Destylacja próżniowa

3. Destylacja azeotropowa

4. Destylacja z parą wodną

I. Wymagania teoretyczne

1. Krzywa zależności temperatury od ilości destylatu w zależności od składu mieszaniny

2. Zasada działania kolumny rektyfikacyjnej

3. Zasada i zalety destylacji frakcyjnej, pod zmniejszonym ciśnieniem, azeotropowej,

z parą wodną

4. Wpływ ciśnienia na temperaturę wrzenia

5. Substancje rozdzielane przez frakcyjną, próżniową, azeotropową, z parą wodną

6. Rodzaje destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem

II. Aparatura

1. Zestawy do destylacji

2. Rodzaje chłodnic, kolumn, pomp próżniowych i ich zastosowanie

III. Pomiar temperatury wrzenia

IV. BHP

1. Zapobieganie przegrzewaniu się cieczy

2. Zasady postępowania z palnymi rozpuszczalnikami

3. Praca z aparaturą pod zmniejszonym ciśnieniem

EKSTRAKCJA – wymagania

1. Teoria ekstrakcji

a) prawo podziału Nernsta

b) efekt wysolenia

2. Rodzaje ekstrakcji

a) zwykła jednokrotna

b) zwykła wielokrotna

3. Ekstrakcja cieczy

a) prosta

b) ciągła

c) rozpuszczalnikami optycznie czynnymi

4. Ekstrakcja osadów

a) prosta

b) ciągła ciał stałych

5. Czynności i technika ekstrakcji

b) wybór rozpuszczalnika

c) stosowane środki suszące

d) metody zatężania

6. BHP (sposoby postępowania ze związkami palnymi i trującymi)

KRYSTALIZACJA I SUBLIMACJA – wymagania

1. Teoria i metody wykonywania krystalizacji i sublimacji

a) krystalizacja ze stopu

b) substancje organiczne i nieorganiczne ulegające sublimacji

2. Technika wykonywania krystalizacji

a) dobór rozpuszczalnika

b) mieszaniny chłodzące

c) sposoby przyspieszania krystalizacji

d) metody sączenia

e) pomiar temperatury topnienia

f) wpływ temperatury i czasu na przebieg krystalizacji

3. Aparatura

a) krystalizacja z rozpuszczalnika palnego

b) sublimacja pod normalnym i zmniejszonym ciśnieniem

4. BHP (sposoby postępowania z palnymi toksycznymi rozpuszczalnikami)

CHROMATOGRAFIA – wymagania

2. Chromatografia cienkowarstwowa (TLC)

a) absorbenty stosowane w chromatografii cienkowarstwowej

b) wykonanie chromatogramu:

- wybór rozpuszczalnika do rozwijania próbek (szereg eluotropowy rozpuszczalników)

- rozwijanie i wywołanie

- wartość Rf

c) zastosowanie chromatografii cienkowarstwowej

3. Chromatografia bibułowa i jej zastosowanie

4. Chromatografia kolumnowa

b) absorbenty stosowane w chromatografii kolumnowej

c) rodzaje kolumn chromatograficznych

d) wybór rozpuszczalnika do chromatografii absorbcyjnej

e) wypełnienie i nanoszenie substancji na kolumnę

f) rozwijanie chromatogramu

g) zastosowanie chromatografii kolumnowej

5. Chromatografia gazowa

6. BHP (praca z toksycznymi substancjami organicznymi)

DESTYLACJA PROSTA

Do kolby okrągłodennej o pojemności 250 mL wlać 130 mL mieszaniny i zmontować

zestaw do destylacji prostej. Po wrzuceniu kamyczków wrzennych kolbę ogrzewać i zbierać

destylat z szybkością 2-3 kropel na sekundę do cylindra miarowego.

Zanotować początkową temperaturę oraz temperatury po odebraniu każdych 5 mL

destylatu.

W opisie ćwiczenia umieścić tabelę z odczytami temperatury oraz wykres zależności

temperatury od objętości destylatu. Porównać wyniki dla destylacji prostej i frakcyjnej.

Podczas destylacji cieczy może nastąpić jej przegrzanie, tzn. ogrzanie powyżej

temperatury wrzenia. Wówczas, w wyniku wibracji lub obniżenia ciśnienia, zaczyna się

spontaniczne wrzenie, zwane potocznie „rzucaniem”. Dlatego też, podczas destylacji cieczy

należy intensywnie mieszać, np. mieszadłem magnetycznym, bądź też dodać „kamyczki

wrzenne”, np. wyprażony kaolin. Kaolin należy dodawać do zimnej jeszcze cieczy/ Po

jednorazowym użyciu „kamyczek wrzenny” traci swoje właściwości.

DESTYLACJA FRAKCYJNA

Do kolby okragłodennej o pojemności 250 mL wlać około 130 mL mieszaniny

i zmontować zestaw do destylacji frakcyjnej. Po wrzuceniu kamyczków wrzennych kolbę

ogrzewać i zbierać destylat do cylindra miarowego. Zanotować początkową temperaturę oraz

temperaturę po zebraniu każdych 5 mL destylatu.

W opisie ćwiczenia umieścić tabelkę z odczytami temperatury oraz wykres zależności

temperatury od objętości destylatu (zaznaczyć przedgon, frakcje główne, frakcje pośrednie,

pogon oraz temperatury wrzenia składników mieszaniny).

Rys. 6. Zestaw do destylacji frakcyjnej; a – kolumna typu Vigreux

DESTYLACJA AZEOTROPOWA

Do kolby o pojemności 250 mL zaopatrzoną w nasadkę azeotropową i chłodnicę wlać

mieszaninę rozpuszczalników: toluen:woda:etanol (1:1:1). Wrzucić kamyki wrzenne

i prowadzić destylację.

Obserwować zbierające się warstwy w nasadce azeotropowej.

Rys. 7. Zestaw do destylacji z nasadką azeotropową.

DESTYLACJA PRÓŻNIOWA

Do kolby destylacyjnej o pojemności 100 mL wlać 50 mL DMF. Przeprowadzić

destylacje próżniową zbierając poszczególne frakcje: przedgon, frakcja główna, pogon.

Zanotować temperaturę wrzenia i porównać z literaturową pod normalnym ciśnieniem.

Rys. 8. Zestaw do destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem

Praca pod zmniejszonym ciśnieniem („pod próżnią”). Zmniejszone ciśnienie używane

jest podczas takich operacji jak: destylacja, sączenie, sublimacja, liofilizacja i suszenie

w eksykatorach próżniowych lub suszarkach próżniowych. Wszelkie prace pod

zmniejszonym ciśnieniem należy prowadzić pod wyciągiem lub za specjalnym ekranem,

zabezpieczającym przed odłamkami szkła w przypadku implozji. Podczas prowadzenia prac

pod zmniejszonym ciśnieniem należy bezwzględnie nosić okulary ochronne. Ze względu na

niebezpieczeństwo implozji do wszelkich prac prowadzonych: „pod próżnią” nie można

używać naczyń z płaskim dnem, takich jak np. kolby stożkowe. Wyjątek stanowią –

specjalnie wykonane z grubego szkła – kolby ssawkowe – stosowane do sączenia pod

zmniejszonym ciśnieniem. Większe aparaty lub eksykatory próżniowe bywają pokryte

warstwą przezroczystego tworzywa, które w przypadku awarii, podobnie jak w szybach

samochodowych, zabezpiecza przed powstaniem ostrych odłamków szkła.

DESTYLACJA Z PARĄ WODNĄ

W kolbie okrągłodennej umieścić mieszaninę: 2 g o-nitrofenolu i 2 g p-nitrofenolu,

rozpuszczoną w 30 mL wody. Dodać kamyki wrzenne i zmontować zestaw do destylacji

z parą wodną. Wytworzyć parę wodną w kociołku napełnionym do 2/3 objętości. W celu

niedopuszczenia do kondensowania się zbyt ilości pary wodnej w kolbie, powoli ogrzewamy

jej zawartość. Gdy woda w kociołku zacznie wrzeć, obserwować wydzielanie się

pęcherzyków pary wodnej w kolbie i destylowanie cieczy. Destylację prowadzić do momentu,

gdy wpływający do odbieralnika destylat jest klarowny.

Rys. 9. Zestaw do destylacji z para wodną

WYODRĘBNIANIE LIMONENU Z OWOCÓW

CYTRUSOWYCH ZA POMOCĄ DESTYLACJI

Z PARĄ WODNĄ

Limonen (węglowodór z grupy terpenów) jest głównym składnikiem olejku

eterycznego występującego w skórkach owoców cytrusowych. W przyrodzie występuje

izomer R limonenu.

CH3

C

H

H2C

CH3

Odczynniki: Sprzęt laboratoryjny:

skórka z dwu pomarańczy lub grapefruita kolby okragłodenne: 500 mL i 50 mL

chlorek metylenu 20 mL zestaw do destylacji z parą wodną

siarczan magnezu bezw. termometr

rozdzielacz stożkowy 100 mL

kolba stożkowa 50 mL – 2 szt.

moździerz

cylinder miarowy 100 mL

lejek szklany

Skórkę z 2 pomarańczy lub 1 grapefruita pokroić na drobne kawałki i rozetrzeć

w moździerzu wraz z 200 mL wody na miazgę. Miazgę przenieść do kolby destylacyjnej

na 500 mL, zmontować zestaw do destylacji prostej i destylować z para wodną do czasu

zebrania 50-60 mL destylatu. Destylat schłodzić do temperatury pokojowej, przenieść

do rozdzielacza i ekstrahować za pomocą 10 mL chlorku metylenu, którym uprzednio

przepłukano chłodnicę. Fazę organiczną zlać do suchej kolby stożkowej o pojemności 50 mL,

a pozostała w rozdzielaczu faze wodną ponownie ekstrahować 10 mL chlorku metylenu.

Połączone ekstrakty organiczne suszyć przez 15 min siarczanem magnezu, następnie

przesączyć przez sączek karbowany do suchej kolb i odparować chlorek metylenu.

Po odparowaniu pozostaje około 0,5 mL oleju o charakterystycznym zapachu.

EKSTRAKCJA JODU Z ROZTWORU JODKU POTASU

CHLORKIEM METYLENU

Do rozdzielacza o pojemności 100 mL wlać 20 mL roztworu jodku w jodku potasu

i ekstrahować 15 mL chlorku metylenu. Po dokładnym wytrząśnięciu pozostawić zawartość

do rozdzielenia się warstw. Warstwę organiczną przenieść do erlenmajerki.

Ekstrakcję powtórzyć 3-krotnie, obserwując zachodzące zmiany. Porównaj, czy

ekstrakcja 1-krotna (45 mL chlorku metylenu), czy 3-krotna tą samą ilością rozpuszczalnika

(3 x 15 mL) jest bardziej wydajna.

Rys. 3. Oddzielanie roztworów w rozdzielaczu: a – położenie rozdzielacza podczas

oddzielania dolnej warstwy, b – położenie rozdzielacza podczas wyrównywania ciśnienia

Proces ekstrakcji stosowany jest do wydzielania, np. z roztworu wodnego, substancji

lepiej rozpuszczającej się w cieczy, nie mieszającej się z wodą. Ekstrakcję prowadzi się

najczęściej w rozdzielaczach. Podczas mieszania się dwóch ciekłych faz w rozdzielaczu

bardzo często wytwarza się nadciśnienie, w związku z czym proces należy prowadzić

nadzwyczaj ostrożnie, usuwając nadciśnienie z wnętrza naczynia. W tym celu wylot

rozdzielacza należy skierować ku górze (rys. 3b), najlepiej pod wyciągiem, a następni

ostrożnie wyrównać ciśnienie, otwierając powoli kurek. Pod żadnym pozorem wylotu

rozdzielacza nie można kierować w kierunku laboratorium lub ku sąsiadom. Szczególnie

niebezpieczne są ekstrakcje fazy wodnej, zawierającej węglany, rozpuszczalnikami takimi jak

np. chloroform, zawierającymi niewielkie ilości chlorowodoru. Tworzy się wówczas

dwutlenek węgla, a powstałe nadciśnienie może wyrzucić zawartość naczynia na zewnątrz.

Podczas ekstrakcji należy zakładać okulary i rękawice ochronne.

EKSTRAKCJA SUBSTANCJI STAŁYCH

W APARACIE SOXHLETA

Aparat Soxhleta służący do ekstrakcji ciągłej substancji stałych gorącym

rozpuszczalnikiem pokazano na rys. 4a. Substancję przeznaczoną do ekstrakcji umieszcza się

w gilzie A wykonanej z twardej bibuły filtracyjnej. Gilzę wsuwa się do wewnętrznej rury

aparatu B, pod którym montuje się kolbę C wypełnioną rozpuszczalnikiem do ekstrakcji.

U góry aparatu montuje się chłodnicę zwrotną D. Kolbę z rozpuszczalnikiem ogrzewa się

do osiągnięcia stanu łagodnego wrzenia zawartości. Pary rozpuszczalnika przepływają

do chłodnicy, tam skraplają się i zostają zawrócone do gilzy. Po zebraniu takiej porcji

rozpuszczalnika w gilzie, że jego górny poziom osiąga wysokość bocznej rurki F, ekstrakt

zostaje przelany syfonem do kolby. Proces ten powtarza się automatycznie aż do zakończenia

ekstrakcji.

Po zakończeniu ekstrakcji rozpuszczalnik należy odparować na wyparce próżniowej

(rys. 4b) w całości. Wnioski z ćwiczeń umieścić w sprawozdaniu.

a) b)

Rys. 4. a - aparat Soxhleta; b – laboratoryjna wyparka obrotowa typu Unipan 350

EKSTRAKCJA Z WYKORZYSTANIEM

KWASOWO-ZASADOWYCH WŁAŚCIWOŚCI

WYODRĘBNIONEGO ZWIĄZKU

Często zdarza się, że w wyniku reakcji otrzymujemy mieszaninę, w której skład

wchodzą związki o właściwościach, kwasowych, zasadowych i obojętnych (w różnych

kombinacjach). Można je wówczas rozdzielić wykorzystując te właściwości, tzn. stosując

do ekstrakcji wodne roztwory kwasów lub zasad.

Związki o charakterze kwaśnym (fenole, kwasy karboksylowe) rozpuszczają się

w wodnych roztworach zasad, tworząc sole, i w ten sposób można je oddzielić od związków

obojętnych, które pozostają w fazie organicznej. Po rozdzieleniu faz kwasy możemy odzyskać

(o ile nam na nich zależy) przez zakwaszenie roztworu wodnego, a następnie odsączenie (jeśli

są to związki stałe) lub kolejną ekstrakcję, tym razem już rozpuszczalnikiem organicznym.

RCOOH + NaOH RCOO-Na+ + H2O

rozpuszczalne w wodzie

RCOO-Na+ + HCl RCOOH + NaCl

Związki o właściwościach zasadowych (aminy) rozpuszczają się w wodnych

roztworach kwasów i analogicznie można je oddzielić od związków obojętnych przez

ekstrakcję rozcieńczonym kwasem (związki obojętne pozostaną w fazie organicznej).

Po rozdzieleniu faz wolne aminy odzyskuje się przez potraktowanie roztworu ich soli zasadą

(np. NaOH), a następnie ekstrakcję rozpuszczalnikiem organicznym lub przez sączenie,

w zależności od właściwości fizycznych aminy.

RNH2 + NaOH RNH3+ + Cl- (chlorek amoniowy,

rozpuszczalny w wodzie)

RNH3+Cl- + NaOH RNH2 + NaCl + H2O

Jeżeli obecne w ekstrahowanej mieszaninie związki kwaśne lub zasadowe stanowią

jedynie zanieczyszczenie i nie są dla nas interesujące, to ich wodne ekstrakty odrzuca się bez

dalszego ich wyodrębniania. Mówimy wtedy, że kwas czy aminę odmywa się, np. wodnym

roztworem NaHCO3 (czy HCl).

Schemat stopniowego rozdzielania mieszaniny trzech związków O, Z i K

o właściwościach odpowiedni: obojętnych (O), zasadowych (Z) i kwaśnych (K) pomiędzy

fazą wodną i organiczną (np. chloroform) przedstawiono na rys. 5.

Rys. 5. Schemat rozdzielania mieszaniny związków o właściwościach kwasowych (K),

zasadowych (Z) i obojętnych (O)

KRYSTALIZACJA ACETANILIDU Z WODY

Odważyć 2 g acetanilidu i umieścić w zlewce o pojemności 250 mL, dodać 60 mL

wody i ogrzewać do wrzenia. Acetanilid staje się ciekły i tworzy olej w wodzie. Następnie

dolać porcjami gorącą wodę stale mieszając i ogrzać roztwór do łagodnego wrzenia,

aż acetanilid rozpuści się. Jeżeli roztwór nie jest bezbarwny, to należy nieznacznie go

ochłodzić, dodać węgla aktywnego i ogrzewać do wrzenia przez kilka minut, aby usunąć

barwne zanieczyszczenia. Prawie gorący roztwór przesączyć przez karbowany sączek,

umieszczony na lejku na płaszczu grzejnym. Przesącz zebrać do zlewki, nakryć szkiełkiem

zegarkowym i szybko schłodzić, energicznie mieszając. Następnie odstawić roztwór na

30 min, aby całkowicie wydzielił się osad. Kryształy odsączyć na lejku Büchnera, przemyć

dwukrotnie 5 mL wody (aby usunąć przylegający do kryształów macierzysty ług) i wycisnąć

na lejku za pomocą dużego korka szklanego. Lejek przewrócić na bibułę filtracyjną

o podwójnej grubości lub szkiełko zegarkowe i pozostawić kryształy do wysuszenia na

powietrzu do następnych zajęć. Przy suszeniu kryształów na powietrzu wskazane jest

przykrycie związku krążkiem z bibuły, podziurkowanej tak, aby umożliwić ulatnianie

rozpuszczalnika.

Wysuszoną substancję należy zważyć, obliczyć wydajność krystalizacji i oznaczyć

temperaturę topnienia.

a) b) c)

Rys. 10. Zestaw do sączenia: a – osadu; b – na gorąco; c - pod zmniejszonym ciśnieniem

KRYSTALIZACJA Z ROZPUSZCZALNIKA LOTNEGO

Odważyć 2,5 g p-acetanilidu (lub innego związku zgodnie z zaleceniem prowadzącego

ćwiczenia) i umieścić w kolbie okrągłodennej o pojemności 100 mL pod chłodnicą zwrotną

(rys.11a), dodać niewielką ilość rozpuszczalnika (etanolu lub innego w zależności

od krystalizowanej substancji) i ogrzewać do wrzenia. W przypadku gdyby substancja nie

uległa rozpuszczeniu, dodać następne porcje rozpuszczalnika, aż do momentu całkowitego

rozpuszczenia. Gorący roztwór przesączyć przez karbowany sączek. Przesącz ochłodzić,

wytrącony osad przesączyć na lejku Büchnera, a uzyskany produkt pozostawić do wysuszenia

na powietrzu do następnych zajęć.

Wysuszoną substancję należy zważyć, obliczyć wydajność krystalizacji i oznaczyć

temperaturę topnienia.

a) b)

Rys. 11. a - Zestaw do ogrzewania pod chłodnicą zwrotną; b – Aparat do mierzenia

temperatury topnienia typu Boetius: 1 - blok grzewczy, 2 - termometr w osłonie, 3 - lampa

oświetlająca próbkę od dołu, 4 - lampa oświetlająca termometr i układ optyczny, 5 - regulacja

ostrości, 6,7 - układ optyczny, 8 - regulacja jasności, 9 - przewód opornicy regulujący

ogrzewanie bloku, 10 - szklane pokrywy bloku i próbki, 11 - transformator oświetlenia,

12 - próbka

STRĄCANIE ROZPUSZCZALNIKIEM

1. Odważyć w małej zlewce 0,5 g glicyny. Następnie rozpuścić w niewielkiej ilości

wody. Wkraplać ostrożnie etanol aż do całkowitego wytrącenia osadu. Powstały osad

odsączyć na lejku Büchnera, wysuszyć i zważyć. Obliczyć wydajność strąconej

glicyny.

Podobnie postępować z:

1. kwas benzoesowy rozpuścić w acetonie – strącić wodą

2. kwas salicylowy rozpuścić w etanolu – strącić wodą

3. naftalen rozpuścić w acetonie – strącić wodą

KRYSTALIZACJA

Krystalizacja z H2O (na gorąco) – próbka 1-2 g

1. acetanilid

2. fenyloseryna

Krystalizacja z rozpuszczalników lotnych (na gorąco) – próbka 2 g

1. p-bromonitrobenzen z etanolu

2. benzanilid z etanolu

3. dicykloheksylidenoglukofuranoza z eteru naftowego

4. pentaacetylo-β-D-glukoza z metanolu

Strącanie z mieszaniny rozpuszczalnikiem

4. glicyna w wodzie – strącanie etanolem

5. kwas benzoesowy w acetonie – strącanie wodą

6. kwas salicylowy w etanolu – strącanie wodą

7. naftalen w acetonie – strącanie wodą

SUBLIMACJA

Parownicę porcelanową zawierającą 2,5 g naftalenu przykryć krążkiem bibuły

z małymi otworami i odwróconym lejkiem szklanym. Nóżkę lejka zatkać korkiem z waty.

Parownicę postawić w płaszczu grzejnym (rys. 12a). Po łagodnym ogrzaniu parownicy pary

czystej substancji przechodzą przez otwory w bibule i kondensują na wewnętrznych

ściankach lejka. Zebrać i zważyć sublimat.

Obliczyć wydajność sublimacji.

Rys. 12. Zestaw do sublimacji: a – pod normalnym ciśnieniem; b – pod zmniejszonym

ciśnieniem

Podczas sublimacji należy unikać przegrzania, ponieważ powoduje to stopienie

związku, czasami także jego rozkład, a tym samym straty. Do zbierania przesublimowanej

substancji można przystąpić dopiero po ochłodzeniu aparatury.

CHROMATOGRAFIA CIENKOWARSTWOWA (TLC)

I. Rozdzielanie aminokwasów

1) Przygotowanie komory chromatograficznej

Do komory chromatograficznej wyłożonej bibułą nalewa się mieszaninę

rozpuszczalników: propanol-1 – amoniak (7:3) (układ rozwijający), aby grubość warstwy

wyniosła 0,5 cm. Komorę zamknąć i odstawić na kilkanaście minut celem nasycenia jej

parami rozpuszczalników.

2) Przygotowanie chromatogramu

Na płytce chromatograficznej zaznaczyć delikatnie ołówkiem linie startu w odległości

ok. 1 cm wzdłuż krótszego boku płytki.

3) Nanoszenie substancji

Za pomocą cienkiej kapilary na linii startu w równych odległościach nanieść kolejne

roztwory wzorcowe aminokwasów i ich mieszaninę. Plamki można suszyć ostrożnie

zimnym strumieniem powietrza.

4) Rozwijanie chromatogramu

Płytkę włożyć do uprzednio przygotowanej komory chromatograficznej tak, aby dolna

krawędź była w momencie zanurzenia możliwie równoległa do powierzchni cieczy

w komorze. Należy zwrócić uwagę, aby krawędzie boczne nie dotykały ścian komory,

gdyż powoduje to nierównomierne wznoszenie się rozpuszczalnika na wysokość około

0,5 cm od góry. Płytkę należy następnie wyjąć, zaznaczyć czoło rozpuszczalnika

i wysuszyć dokładnie suszarką.

5) Wywołanie chromatogramu

Wysuszoną płytkę ustawić w pozycji pionowej i spryskać roztworem ninhydryny.

Następnie wstawić płytkę do suszarki o temp. 105˚C na około 10 min. Zaznaczyć plamki

odpowiednich aminokwasów.

ZESTAW AMINOKWASÓW:

I DL-alanina III L-lizyna

II L-leucyna IV mieszanina aminokwasów

II. Rozdzielanie izomerów nitroaniliny

Wykonać analogicznie jak przy rozdziale aminokwasów. Jako układ rozwijający zastosować

mieszaninę benzen:octan etylu (4:1). Plamki związków są barwne i wywołanie nie jest

konieczne.

Roztwory do nanoszenia:

I o-nitroanilina

II m-nitroanilina

III p-nitroanilina

IV mieszanina wszystkich izomerów

Rys. 1. Wygląd chromatogramu i definicje niektórych wielkości stosowanych

w chromatografii cienkowarstwowej

CHROMATOGRAFIA KOLUMNOWA

Na dnie kolumny chromatograficznej umieszczamy niewielką ilość waty i napełniamy

silikażelem do ¾ wysokości. Na tak przygotowaną kolumnę wprowadzamy 1-1,5 mL

mieszaniny barwników. Chromatografię prowadzimy dodając kolejno następujące eluenty:

octan etylu, mieszanina etanolu i acetonu w stosunku 1:4. Rozdzielone barwniki zbieramy do

osobnych kolbek.

W opisie ćwiczenia podać barwę mieszaniny substancji, przebieg chromatografii oraz

barwy substancji wchodzących w skład mieszaniny.

Rys. 2. Zestaw aparatury do chromatografii kolumnowej

BADANIE SKŁADU BARWNIKÓW ROŚLIN

ZIELONYCH

W skład barwnika roślin zielonych wchodzą chlorofile: a i b oraz karotenoidy: karoten

i ksantofil.

Wykonanie: Zielone liście uciera się w moździerzu z odrobiną piasku (w celu

łatwiejszego zniszczenia tkanek komórkowych) i kilkoma kroplami acetonu, a następnie

za pomocą kapilary nanosi się na płytkę i rozwija w układzie aceton:toluen (1:2). Próbkę

należy nanosić kilkakrotnie w tym samym miejscu, zachowując jednocześnie małą średnicę

plamki. Po rozwinięciu należy szybko analizować, gdyż barwniki łatwo blakną. Plamki obu

chlorofili są blisko siebie, wyraźnie natomiast oddziela się od nich karoten i ksantofil.

Odczynniki wrażliwe na zanieczyszczenie powietrza w laboratorium: Produkty

stanowiące bardzo dobre adsorbenty takie jak na przykład silikażel czy też płytki do

chromatografii cienkowarstwowej (TLC) powinny być chronione przed atmosferą panującą

w laboratorium. Tego typu materiały należy przechowywać w specjalnych pojemnikach, gdyż

na przykład płytki do TLC znajdujące się w kontakcie z laboratoryjnym powietrzem

stopniowo tracą aktywność, co oczywiście wpływa na ich zdolności separacyjne.

PREPARAT do wyboru:

KWAS ACETYLOSALICYLOWY (ASPIRYNA)

COOH

OH

(CH3CO)2OH+

CH3COOH

COOH

OCOCH3

+ +

Odczynniki: Sprzęt laboratoryjny:

kwas salicylowy 2 g termometr

bezwodnik octowy 3 mL cylinder miarowy

kwas siarkowy stęż. 0.3 mL zlewka 250 mL

etanol kolba ssawkowa

lejek Büchnera

kolba stożkowa 100 mL

W kolbie stożkowej o pojemności 100 ml miesza się 2 g kwasu salicylowego,

3 mL bezwodnika octowego i 0.3 mL stęż. kwasu siarkowego. Kolbę stożkową ogrzewa się

na łaźni wodnej do temp. 60˚C w ciągu 20 min. Kontynuuje się temperaturę termometrem

umieszczonym w mieszaninie reakcyjnej i równocześnie miesza zawartość kolby. Mieszaninę

reakcyjną pozostawia się do ochłodzenia a następnie równocześnie mieszając, dodaje się

40 mL wody. Wytrącony surowy osad odsącza się pod zmniejszonym ciśnieniem

i krystalizuje z wodnego roztworu etanolu (1 objętość alkoholu na 3 objętości wody).

Wydajność ok. 2 g. Temperatura topnienia z rozkładem 128 – 135˚C.

NIKOTYNA Z TYTONIU

tytoñ

N

N

CH3

Odczynniki: Sprzęt laboratoryjny:

tytoń (np. z papierosów) 4 g zestaw do destylacji z parą wodną

3 N wodorotlenek sodu 67 mL cylinder miarowy 50 mL

chlorek sodu 25 g kolba stożkowa 100 mL – 3 szt.

eter dietylowy 60 mL rozdzielacz 100 mL

siarczan (VI) magnezu bezw. kolba okrągłodenna 100 mL

W kolbie okrągłodennej o pojemności 500 mL poddaje się destylacji z parą wodną

4 g tytoniu w 67 mL 3 N roztworu wodorotlenku sodu do chwili, aż destylat będzie

pozbawiony zapachu nikotyny (ok. 100 – 150 mL). Po oziębieniu destylatu dodaje się do

niego 14-25 g stałego chlorku sodu i ekstrahuje się produkt trzema porcjami eteru

dietylowego po 20 mL. Ekstrakty łączy się i przemywa wodą. Po osuszeniu ekstraktu bezw.

siarczanem(VI) magnezu oddestylowuje się rozpuszczalnik na wyparce obrotowej. Otrzymuje

się oleistą, surową nikotynę.

KOFEINA Z HERBATY

herbataCa(CO3)2/H2O

N

N N

N

O

O

CH3

CH3

H3C

kofeina

Odczynniki: Sprzęt laboratoryjny:

herbata 60 g kolba stożkowa 1000 mL

chloroform 180 mL cylinder miarowy 500 mL

węglan wapnia 60 g kolba stożkowa 100 mL

etanol rozdzielacz 250 mL

siarczan (VI) magnezu bezw. kolba okrągłodenna 100 mL

zlewka 250 mL – 2 szt.

W kolbie stożkowej z szeroką szyją o poj. 1000 mL umieszcza się 60 g herbaty

w torebkach (lub sypką w woreczku z gazy) i ogrzewa do wrzenia przez 20 minut z 600 mL

wody zawierającej 60 g sproszkowanego węglanu wapnia. Po przesączeniu na gorąco,

przemyciu herbaty gorącą wodą i oziębieniu dodaje się do przesączu 180 mL chloroformu.

Obie warstwy miesza się delikatnie (w celu uniknięcia powstania emulsji) przez 15 min,

stosując mieszadło magnetyczne. Ekstrakt chloroformowy oddziela się w rozdzielaczu, suszy

bezwodnym siarczanem magnezu i odparowuje na wyparce obrotowej. Surowy produkt

krystalizuje się benzenu lub etanolu, otrzymując 240 mg kofeiny o t,t, 225-228 ˚C.

Chromatografia TLC na żelu krzemionkowym:

1. Rf = 0.5-0.6, chloroform - etanol 99:1

2. Rf = 0.4, chlorek metylenu - octan etylu 1:1

Wykrywanie: płytkę spryskać roztworem jodu w etanolowym roztworze jodku potasu (1)

i po upływie 2 minut ponownie spryskać mieszaniną 25% kwasu solnego i etanolu w stosunku

1:1. W wyniku reakcji plama kofeiny barwi się na kolor ciemnobrunatny.

(1) 1 g jodu i 2 g jodku potasu rozpuścić w 100 mL etanolu.

EPISMILAGENINA

(redukcja epismilagenonu za pomocą NaBH4)

O

O

HO

O

O

H

NaBH4, THF

temp. pokojowa

HO

Odczynniki: Sprzęt laboratoryjny:

epismilagenon (M=414,62 g/mol) 50 mg kolba okrągłodenna x 2 szt.

NaBH4 (M=37,83 g/mol) 2 eq cylinder miarowy

chlorek metylenu (DCM) element mieszający

octan etylu (AcOEt) mieszadło magnetyczne

siarczan magnezu bezw. rozdzielacz

tetrahydrofuran (THF) 20 mL erlenmajerka 4 szt.

Heksan (Hex) lejek

komora chromatograficzna

Wykonanie:

Do roztworu epismilagenonu (100 mg) w THF-ie (50 mL), umieszczonego w kolbie

okrągłodennej na 100 mL, dodano 2 eq. NaBH4. Mieszaninę reakcyjną mieszano na mieszadle

magnetycznym w temperaturze pokojowej. Przebieg reakcji kontrolowano za pomocą

chromatografii cienkowarstwowej (TLC) w układzie rozpuszczalników AcOEt/Hex (3:7).

Po stwierdzeniu zakończenia reakcji redukcji, mieszaninę przeniesiono do

rozdzielacza, dodano wodę (20 mL), ekstrahowano trzema porcjami chlorku metylenu

(po 20 mL). Warstwę organiczną przemyto wodą, nasyconym roztworem NaCl

i na zakończenie wodą, osuszono nad bezw. siarczanem magnezu.

Oczyszczanie:

Przygotowano kilka układów rozpuszczalników do komór chromatograficznych

AcOEt/Hex w różnym stosunku. Należy wybrać najbardziej odpowiedni do efektywnego

oczyszczenia produktu na kolumnie chromatograficznej.

Kolumnę wypełniono silikażelem i naniesiono na nią osuszoną we wcześniejszym

etapie epismilageninę. Rozpoczęto eluowanie odpowiednio dobranym rozpuszczalnikiem.

Wymywanie związków monitorowano za pomocą TLC. Frakcje zawierające główny produkt

zebrano do kolby na 250 mL i odparowano na wyparce obrotowej. Osuszony związek

zważono i obliczono wydajność reakcji.

W sprawozdaniu należy umieścić:

schemat reakcji

tabelę zawierającą ilości stosowanych substancji, ich masy molowe, ilości moli,

ekwiwalentów

opis wykonania ćwiczenia

chromatogramy TLC

zasadę doboru rozpuszczalników do kolumny chromatograficznej

wydajność reakcji