再结晶-台大化学系.PDF

四、再結晶 19 四、再結晶 一、原理： 再結晶（recrystallization ）是純化固體物質的方法之一，通常利用適當的熱 溶劑將固體試樣溶解，當溶劑冷卻時，產生過飽和溶液，於是溶質結晶析 出。在這結晶過程中，試樣附著著晶體的格子，很整齊的長晶，而將其 他異物排斥在晶體格子之外，達到純化的效果。所得到的結晶用過濾法 收集，晶體的表面用冷的溶劑沖洗，將附著在晶體表面的雜質洗去，然 後乾燥，就可迅速方便的將物質純化。進行再結晶純化操作，溶劑的選擇 非常重要。一個理想的結晶溶劑應是在高溫時對試樣之溶解度高，但在低溫 時則溶解度低，如圖4-1 所示。同時此溶劑對雜質而言，若非對雜質不溶， 就是希望對雜質的溶解度很高，如此該雜質才不易與試樣同時結晶出來。當 然，溶劑必須不與試樣發生反應，最好是不易燃、無毒、便宜，同時揮發性 高而容易與晶體分離者。要找到一個單一的溶劑做結晶有時並不容易，另 一常用的方法是以兩種溶劑（solvent pair ）混合使用，其中一種溶劑可 完全溶解試樣，另一溶劑則對試樣的溶解度很低。在做法上，首先用可 溶的溶劑將試樣溶解，加熱至溶液沸騰，然後將溶解度低的溶劑趁熱慢 慢滴入，隨之搖晃溶液，一直加到滴入的溶劑所產生的霧狀物要搖晃5 秒鐘才會消失為止，然後靜 置冷卻。如果加入過多此溶 溶 適當的溶劑 解 劑，則晶體會開始析出，此 度 時可再加入少許溶解度高的 不適當的溶劑 溶劑，加熱使之溶解然後冷 溫度 卻。為了減少結晶之後溶解於 圖4-1 依溶解度選擇適當溶劑 20 有機化學基礎實驗技能 溶劑中的試樣損耗提高產率，應該使用最少量的熱溶劑將固體試樣溶解。 二、器材： 實驗器材包含：錐形瓶、漏斗、濾紙、電磁加熱攪拌器以及減壓過濾裝置。 三、實驗操作： （一）溶解試樣 1. 選擇溶劑 利用少量固體試樣進行溶解度測試或依據參考文獻，選擇適當的溶劑。 2. 加熱溶劑 取適量溶劑置於錐形瓶中預先加熱煮沸。要注意，易燃的有機溶劑應該 用熱水浴或蒸汽浴間接加熱，絕對不要用火焰或加熱板直接加熱。 3. 溶解試樣 溶解固體試樣一般使用錐形瓶，它的優點是開口小，加熱時揮發上來的 蒸汽可在瓶壁產生迴流，不會有太多外洩，並且可以方便用軟木塞封 口，避免異物掉入。稱取定量的固體試樣置於錐形瓶中，以滴管吸取少 量熱的溶劑，加入於固體試樣，一邊加熱，一邊搖晃錐形瓶，以加速溶 解並且避免突沸。當溶液沸騰時，如果固體試樣仍然無法溶解，則再加 入少量熱的溶劑。以最少量的熱溶劑將固體試樣溶解，因過多的溶劑會 導致回收率降低，甚或於冷卻時，可能仍為不飽和溶液，晶體不會析出。 （二）脫色 有時反應會產生一些帶顏色而且分子量很高的副產物，這種雜質可 以用活性炭（charcoal ）吸附除去。活性炭的表面積很大，量不需 要太多即可吸附不少雜質，一般使用的量在 5%以下，量太多時它 也會吸附產物。因此慢慢的加入少量活性炭到溶液中，要注意避免過 量或者發生突沸。 （三）過濾 當使用活性炭脫色，或者試樣中有不溶性的雜質，例如灰塵、濾紙纖維 四、再結晶 21 等，則應使用重力過濾法將之去除。但如果沒有不溶物存在，則此一步 驟可以省略。