2022年综合与设计方案性实验讲义2 .docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 综合与设计性试验讲义2022-2022 学年第 1 学期基础化学教案与试验中心2022 年 9 月1 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录模块一试验一茶叶中提取咖啡因 综合性化学试验)110 试验二黄连中小檗碱的提取和鉴定设计性化学试验)5 试验三烟叶中烟碱的提取与定性分析测定综合性化学试验)6 试验四玉 M 须中黄酮和多糖的提取、鉴别与含量测定设计性化学试验)模块二试验五 高锰酸钾法测定蛋壳中 CaO 的含量 设计性化学试验)12 试验六 维生素 C
2、 药片中抗坏血酸含量的测定 综合性化学试验)13 试验七 葡萄糖酸锌的制备和分析 综合性化学试验)15 模块三试验八 1,2,4-三唑的制备设计性化学试验)18 试验九 聚乙烯醛缩甲醛胶水的制备 综合性化学试验)19 试验十 香豆素 -3- 羧酸的制备 20 试验十一 三草酸合铁 )酸钾的制备、性质和组成分析 设计性化学试验)22 试验十二固体酒精的制备及燃烧热的测定综合性化学试验)24 说明:本试验课程要求同学从三个模块见附表)中选出四个试验题目,即从模块一、模块二中各择一个试验题目,从模块三中挑选二个;四个试验题目中设计性试验不得少于一 个;设计性试验要供应设计方案,列举可行的方案;试验前
3、要交给指导老师批阅;例如:模块一 中挑选烟叶中烟碱的提取与定性分析测定综合性化学试验),模块二中挑选高锰酸钾法测定蛋壳中CaO的含量 设计性 化学试验),模块三 中挑选聚乙烯醛缩甲醛胶水的制备 制备定 综合性化学试验)综合性化学试验),环保颜料氧化铁黄的2 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 模块一试验一 茶叶中的咖啡因的提取及其红外光谱的测定A 茶叶中的咖啡因的提取一、试验目的1)通过从茶叶中提取咖啡因学习固 2)把握索氏提取器的原理及作用;3)把握升华原理及操作;二、试验原理- 液萃取的原理及方法;茶叶
4、中含有多种黄嘌呤衍生物的生物碱,其主要成分为含量约占 1%5%的咖啡因 Caffeine ,又名咖啡碱),并含有少量茶碱和可可豆碱,以及 11%12%的丹宁酸 又称鞣酸),仍有约0.6%的色素、纤维素和蛋白质等;咖啡因的化学名为N1,3,7- 三甲基 2,6- 二氧嘌呤,其结构为:H3CONCH3NH NONNNNCH3纯咖啡由于白色针状结晶体,无臭,味苦,置于空气中有风化性;易溶于 水、乙醇、氯仿、丙酮、微溶于石油醚,难溶于苯和乙醚,它是弱碱性物质,水溶液对石蕊试纸呈中性反应;咖啡因在100时失去结晶水并开头升华,120升华显著, 178时很快升华;无水咖啡因的熔点为 238;咖啡因具有刺激
5、心脏,兴奋大脑神经和利尿等作用,因此可单独作为有关药物的配方;咖啡因可由人工合成法或提取法获得;本试验采纳索氏提取法从茶叶中提取咖啡因;利用咖啡因易溶于乙醇,易升华等特点,以95%乙醇作溶剂,通过索氏提取器 或回流)进行连续抽提,然后浓缩、焙炒而得粗制咖啡因,在通过升华提取得到纯的咖啡因;三、试验装置1索氏提取器:见图 217;2回流提取装置:在无索氏提取器的情形下,可采纳回流冷凝装置 图 3-13);但一般回流冷凝装置所用溶剂量较大,且提取成效较索氏提取器差;1 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3升华
6、装置:具有较高蒸气压的固体物质,在加热到熔点以下,不经过熔 融而直接变成蒸气,蒸气遇冷再凝聚成固体的过程称为升华;用升华法可制得纯度较高的产品,但此法缺失较大;在蒸发皿中加入已充分干燥的待升华物质,蒸发皿上盖一张带有密集小孔 的滤纸,再倒扣一个口径比蒸发皿略小的玻璃漏斗;为防止蒸气逸出,在漏斗颈部塞一小团棉花;图 四、试剂与器材 1试剂4-31 即为常压升华装置;茶叶, 95%乙醇,生石灰;2器材 60ml 索氏提取器一套,蒸发皿,玻璃漏斗,蒸馏头,接受管,50ml 锥形 瓶,直形冷凝管;五、试验步骤称取 5g 茶叶末,将茶叶装入滤纸套筒中,把套筒当心地插入索氏提取器 中,取 50ml95乙醇
7、加入 60ml 平底烧瓶中,加入几粒沸石,按图 2-17 安装好2 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 装置;水浴加热,连续提取22.5h 后,提取液颜色较淡8,待溶液刚刚虹吸流回烧瓶时,立刻停止加热;安装好蒸馏装置 见图 3-2 ),水浴上进行蒸馏,蒸出大部分乙醇并回收乙醇;残液 约 510ml)倒入蒸发皿中,加入2g 研细的生石灰粉,在玻璃棒不断搅拌下蒸汽浴上将溶剂蒸干;再在石棉网上用小火当心地将固体焙炒至干;取一只合适的玻璃漏斗,罩在隔以刺有很多小孔的滤纸的蒸发皿上 见图4-31 );用小火当心加热升
8、华,如漏斗上有水汽应用滤纸擦干;当滤纸张显现 白色针状物时,可暂停加热,稍冷后认真收集滤纸正反面的咖啡因晶体;残渣经拌和后可用略大的火再次升华;合并产品后称重,测熔点;产量约 2030mg;六、留意事项1)加入生石灰起中和作用以除去丹宁酸等酸性的物质;生石灰肯定要研细;2)乙醇将要蒸干时,固体易溅出皿外,应留意防止着火;3)升华前,肯定要将水分完全除去,否就在升华时漏斗内会显现水珠;遇此情形,就用滤纸快速擦干水珠并连续焙烧片刻而后升华;4)升华过程中必需严格掌握加热温度;七、试验结果与争论纯咖啡由于白色针状晶体,试验结果可用电子天平称重;本试验如没有索氏提取器,也可用回流方法来提取咖啡因;摸索
9、题1)索氏提取器的原理是什么?与直接用溶剂回流提取比较有何优点?2)升华前加入生石灰起什么作用?3)升华操作的原理是什么?4)为什么在升华操作中,加热温度肯定要掌握在被升华物熔点以下?5)为什么升华前要将水分除尽?6)除了升华仍可以用何方法提纯咖啡因?B 咖啡因的红外吸取光谱测定一、试验目的1)明白傅里叶变换红外光谱仪的工作原理,学习 方法;3 / 27 AVATAR360FT-IR的使用名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2)把握常用的固态物质红外制样方法溴化钾压片法;3)学习利用红外吸取光谱对有机化合物结构进行定
10、性鉴定的方法;二、试验原理1红外吸取光谱有机化合物结构鉴定的重要方法之一,它主要能供应有机物中所含官能团等信息;有关红外吸取光谱的基本原理参阅 4.2.3 节;2测定红外光谱时,不同类型的样品须采纳不同的制样方法;固态样品一 般可采纳压片法和糊状法制样;压片法是将样品与溴化钾粉末混合研磨细和匀后,压制成厚度约为 1mm的透亮薄片;糊状法是将样品研磨成足够细的粉末,然后用液体石蜡或四氯化碳调成糊状,然后将糊状物薄薄地匀称涂布在溴化钾晶片上;由于石蜡或四氯化碳本身在红外光谱中有吸取,所以在解读谱图时要将它们产生的吸取峰扣除;图4-32 是液体石蜡或四氯化碳的红外吸取光谱图;3测绘样品的红外光谱图仅
11、仅是化合物结构鉴定工作的第一步,更重要的 是对红外光谱图进行解读;红外光谱图中有很多吸取峰,含有丰富的结构信 息,但其中有很多我们仍不能精确地说明;对于初学者来说,主要应把握 40001500cm-1 官能团特点频率区的吸取峰和 1500cm-1 以下一些重要吸取峰的归 属,并学会红外标准谱图的查阅或标准谱库的运算机检索方法;三、仪器和试剂 1)AVATAR360FT-IR红外光谱仪或其他型号的红外光谱仪器;2)红外干燥灯、不锈钢镊子和样品刮刀、玛瑙研钵、试样纸片、压模、压片机、磁性样品架、无水乙醇浸泡的脱脂棉等;3)样品和试剂:试验十二 四、试验步骤A 中提取的咖啡因、溴化钾粉末;1开启仪器
12、,启动运算机并进入 OMNIC窗口 第 4.2.3 节相关内容);2压片法制样:取 12mg干燥试样放入玛瑙研钵中,加入100mg左右的溴化钾粉末,磨细研匀;依据图 4-33 次序放好压模的底座、底模片、试样纸片和压模体,然后,将研磨好的含试样的溴化钾粉末当心放入试样纸片中心的孔中 , 将压杆插入压模 体, 在插究竟后 , 轻轻转动使加入的溴化钾粉末铺匀;把整个压模放到压片机的 工作台垫板上 时,停止加压 , 维护 23min,反时针旋转放油阀,压力解除,压力表指针回到“0” ,放松压力丝杆手轮,取出压模,即可得到固定在试样纸片孔中的透亮晶片;将试样纸片当心放在磁性样品架的正中间,压上 磁性片
13、;制好的试样供下一步收集样品图时用;4 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3绘制试样咖啡因的红外光谱图并进行标准谱库检索详见第 4.2.3节);整个过程包括: 1)设定收集参数; 2)收集背景; 3)收集样品图;4)对所得试样谱图进行基线校正,标峰等处理;印谱图;5)标准谱库检索; 6)打4收集样品图完成后,即可从样品室中取出样品架;并用浸有无水乙醇的 脱脂棉将用过的研钵、镊子、刮刀、压模等清洗洁净,置于红外干燥灯下烘干,以备制下一个试样;五、谱图解读1对比试样的结构,对红外谱图中的吸取峰进行归属;400
14、01500cm-1 区 域的每一个峰都应争论 , 小于 1500cm-1 的吸取峰挑选主要的进行归属;归属时可 参考图 4-20 和附录 3;2记录运算机谱库检索的结果,并对检索结果进行评判和争论;六、留意事项1制样时,试样量过多,制得的试样晶片太“ 厚” ,透光率差,导致收集 到的谱图中强峰超出检测范畴;试样量太少,制得的晶片太“ 薄” ,收集到的 谱图信噪比差;2红外光谱试验应在干燥的环境中进行,由于红外光谱仪中的一些透光部 件是溴化钾等易溶于水的物质制成,在潮湿的环境中极易损坏;另外,水本身能吸取红外光产生强的吸取峰,干扰试样的谱图;七、摸索与争论1化合物的红外光谱是怎样产生的?它能供应
15、哪些重要的结构信息?2为什么甲基的伸缩振动显现在高频区?3单靠红外光谱解读能否得到未知物的精确结构,为什么?4含水的样品是否能直接测定其红外光谱,为什么?试验二黄连中小檗碱的提取和鉴定设计性试验)一、目的与要求1.通过对黄连中小檗碱的提取,把握自然产物的提取技术;2.通过对小檗碱的鉴定,把握一般生物碱的鉴别方法;3.通过查阅资料并结合所学学问,初步明白并完成试验方案的设计;二、基本原理黄连主含小檗碱,含量为5.20%-7.69%,仍含黄连碱,甲基黄连碱、掌叶 5 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 防己碱等
16、,由于它们有相像结构,常统称为黄连生物碱;小檗碱异名为黄连 素,在水或稀乙醇中结晶所得小檗碱为黄色针状结晶;游离小檗碱微溶于冷 水,易溶于热水,几乎不溶于冷乙醇、氯仿和乙醚;小檗碱和大分子有机酸生 成的盐在水中的溶解度都很小;小檗碱有季铵式、醛式、醇式,3 种能互变的 结构式,以季铵式最稳固;小檗碱的盐都是季铵盐,于硫酸小檗碱的水溶液中 加入运算量的氢氧化钡,生成棕红色强碱性游离小檗碱,易溶于水,难溶于乙 醚,称为季铵式小檗碱;假如于水溶性的季铵式小檗碱水溶液中加入过量的 碱,就生成游离小檗碱的沉淀,称为醇式小檗碱;假如用过量的氢氧化钠处理 小檗碱盐类就能生成溶于乙醚的游离小檗碱,能与羟胺反应
17、生成衍生物,说明 分子中有活性醛基,称为醛式小檗碱;小檗碱的提取方法主要有溶剂法 包括水 或水有机溶剂法、醇酸水有机溶剂法、碱化有机溶剂法)、离子交换树脂法、沉淀法等,O通过生物碱特有的沉淀反应和显色反应对其进行鉴别;ON+OCH3OCH3小檗碱的结构式三、仪器和试剂1.仪器与材料 100mL 园底烧瓶、冷凝管、 50mL、100mL 烧杯各 1 只, 10mL、25mL 量筒 各 1 个,铁架台 1 个、漏斗 1 个、滤纸如干、滴管 1 个、蒸发皿、小试管三支 等;2. 试剂与原料 黄连粉 2.0g,体积分数为 95%的乙醇 15mL,浓 HCl10mL 、蒸馏水、碘化 铋钾试液、碘碘化钾试
18、液、硅钨酸试液等;四、试验步骤1.小檗碱的提取 2.小檗碱的鉴定试验三烟叶中烟碱的提取与定性分析测定- 吡啶基四氢吡咯结构式:由于它是含氮的碱,因此很简洁与盐酸反应生成烟碱盐酸盐而溶于水;此提取液加入NaOH 后可使烟碱游离;游离烟碱在左右具有肯定的蒸气压,因此,可用水蒸气蒸馏法分别提取;三、试验装置 如图 4-35 或图 4-36所示;四、试剂或器材 试剂:粗烟叶或烟丝, 10 HCl,50NaOH, 0.5%乙酸,碘化汞钾试剂,饱和苦味酸,红色石蕊试纸;器材: 10mL 圆底烧瓶, 100mL 双颈圆底烧瓶,冷凝管,15mL 具支试管,T 形管、接引管, 3mL 离心试管, 10mL 烧杯
19、;试验步骤 五、7 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 取香烟 1/22/3 支放入 10mL 圆底烧瓶 ,加入 10HCl 6mL,装上冷凝管回流 20min;待瓶中混合物冷却后倒入小烧杯中,用50NaOH中和至明显碱性石蕊试纸检验,留意充分搅拌 ;将混合物转入蒸馏试悉中,如图 4-34 装置进行少量水蒸气蒸馏 一端与二颈圆底烧瓶的侧口相连,一端插入试管底部;5用另一个铁架台上的铁夹将冷凝管的位置调整好以后,使之与具支试管的支管相连,然后装好接引管和接受容器;6将冷凝管夹通入冷凝水以后,开头加热,待水沸腾
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