柱层析分离 - 基础化学实验中心.doc

实验编号 实 验 指 导 书实验项目：柱层析分离甲基橙和次甲基蓝染料 所属课程: 有机化学实验 课程代码: 面向专业: 化学化工、生命、药学、农学、医学、环境、中医药 学院(系): 化学化工学院 实 验 室: 基础化学实验中心 代号: 11101 - 2 -2006 年 7 月 20 日一、 实验目的1．了解柱色谱分离有机化合物的原理；2．初步掌握色谱柱装填和洗脱的操作方法二、 实验内容1．用中性Al 2O3为固定相装填色谱柱；2．依次以95%乙醇和水作洗脱剂分离次甲基兰和甲基橙- 3 -三、 实验示意图中中 中中中中中中中中中中中中中中中中柱层析分离装置湿法装填色谱柱→加次甲基兰和甲基橙混合液→用 95%的乙醇洗脱→分出蓝色色带层(次甲基兰)→改为水洗脱→收集黄色色带层(甲基橙) 4 -四、 实验用主要仪器设备、消耗品仪器设备名称 规格 消耗品名称 规格色谱柱 次甲基蓝 工业纯锥形瓶50,100,150,250ml 甲基橙 自制滴液漏斗 　250ml 乙醇 95％铁方座 Al2O3 色谱用（中性）铁夹铁圈量筒 10ml,100ml台称五、 实验原理及原始计算数据、所应用的公式吸附柱色谱通常在玻璃管中填入表面积很大,经过各种活化的多孔性或粉状固体吸附剂.当混合物溶液流过吸附柱时,各种成分同时被吸附在柱的上端,当洗脱溶剂流下时,由于不同化合物吸附能力不同,于是形成了不同层次,即溶质在柱中自上而下按对吸附剂亲和力大小分别形成若干色带,再用溶剂洗脱时,已经分开的溶质可以从柱上分别洗出收集.对于柱上不显色的化合物分离时,可用溶剂洗脱时分别收集洗脱液,逐个加以检定.1．从分子结构看出,甲基橙中含—SO 3Na 基团,它具有比次甲基兰更大的极性,因此在用乙醇洗脱时只有次甲基兰可被洗脱下来，极性较大的甲基橙必须用水作洗脱剂。

5 -NSO3Na(CH3)2N ¼×»ù³ÈSNN(CH3)2(CH3)2N l ´Î¼×»ùÀ2．装柱的紧密与否,样品吸收带是否狭对柱层析分离影响颇大.加入样品量不宜过大,否则会引起过载,分离效果不好,将含样品的溶液进入吸附柱时,必须待样品液全部被吸附剂吸附后,才能用少量洗脱剂洗涤,洗涤液又全部进入柱后,才能开始用大量溶剂洗脱,否则样品色带宽大,在洗脱过程中,会因扩散现象造成色带彼此重叠,使分离难以进行.色谱柱装填要紧密,均匀,疏松或不不均匀柱子均会引起涌流扩散现象,导致分离效果欠佳3．洗脱速度要保持在 1 滴/秒，速度过快，物料还来不及平衡，影响分离效果；过慢，会导致柱内扩散现象严重，均会影响分离效果六、 实验数据记录1．用 95%乙醇洗脱分出蓝色色带,得次甲基兰2．然后改用水洗脱分出黄色色带,得甲基橙- 6 -七、 实验结果计算及曲线⒈吸附剂柱层析常用吸附剂有氧化铝,硅胶, 氧化镁,碳酸钙及活性炭等, 吸附剂要求颗粒大小均匀,越细分离效果越佳,但此时洗脱阻力会增大,所以要选择合适大小的吸附剂.氧化铝分酸性中性和碱性三种,本实验应用中性氧化铝.吸附剂的活性根据其含水量而定吸附剂活性等级 含水量Ⅰ 0%Ⅱ 3%Ⅲ 6%Ⅳ 10%Ⅴ 15%所以为了提高吸附剂活性,可以用加热脱水的方法来获得.⒉溶剂化合物的吸附能力与它的极性成正比,具有较大极性基团的化合物,其在吸附剂上吸附能力较强.氧化铝对各化合物的吸附性按以下次序递减酸>醇,胺,硫醇>酯,醛,酮>烃 >卤化物,醚>烯>饱和烃强吸附性的化合物要用强极性溶剂来洗脱.作为洗脱剂的溶剂要求其具有一定极性,适合于被分离物的分离,体积尽量要小,此外要求易挥发,易除去(乙醚等挥发性太大的溶剂不合适)- 7 -洗脱剂的极性按下列次序递增：己烷或石油醚<环己烷<四氯化碳<三氯乙烯<二硫化碳<甲苯<苯<二氯甲烷<氯仿<乙醚<乙酸乙酯<丙酮<丙醇<乙醇<甲醇<水<吡啶<乙酸⒊样品:吸附剂=1:30---40柱长:直径=7.5:1一般为湿法装柱。

次甲基兰的紫外光谱- 8 -甲基橙的紫外光谱八、 对实验结果和实验中某些现象的分析讨论吸附色谱柱的分离效果不仅依赖于吸附剂和洗脱溶剂的选择,而且与制成的色谱柱有关;要求柱中的吸附剂用量为被分离样品量的 30-40 倍,若需要可增至100 倍柱高与直径之比为 4:1 至 10:1,一般为 7.5:1实验室常用的色谱柱,其直径在 0.5-10cm 之间当吸附物的色带占吸附剂高度的 1/10—1/4 时，此色谱柱已经可作色谱分离了色谱柱或酸式滴定管的活塞不用涂润滑脂装柱可以采用湿法或干法，干法装柱是将干吸附剂倒入柱内，填装均匀，然后加入少量溶剂无论采用哪种装柱都不要使吸附剂有裂缝或气泡，否则影响分离效果，一般说来湿法装柱较干法紧密均匀 9 -本实验采用湿法装柱1、色带有重叠现象，即柱内出现彩色色带，这是由于样品进入带较宽，扩散现象严重之故，但由于甲基橙与此甲基兰极性相差甚大，随着洗脱进行，基本上可以得到单一化合物如果遇到极性相似的化合物，分离就不完全，所以必须严格基本操作2、如果洗脱剂选择不合适，会使分离不能进行洗脱剂极性过大，被分离物一起被洗脱，达不到分离目的洗脱剂极性过小，物质不被洗脱所以一般要用薄层层析法来试验找来合适洗脱剂，在薄层上，二个被分离物 Rf 值相差较大，斑点清晰，这样的洗脱剂体系在稍减少极性的条件下，可用于柱层析。

实验精确度 %九、 实验方法指示及注意事项1．色谱柱一定要装填紧密若柱中装填时留有气泡或各部分松紧不匀时，会影响渗滤速度和显色的均匀2．加料时须沿柱壁绕圈加入，防止局部样品过多，或者把吸附剂冲起而影响分离效果3．在分离过程中，自始至终须使整个吸附剂浸泡在溶剂中否则当柱中溶剂或溶液流干时，就会使柱身干裂，影响渗滤和显色的均一性4．一旦样品加入开始过柱后，必须保持洗脱剂的流速恒定，不得关闭活塞，否则将会造成被分离样品在分离过程中重新混合，严重影响分离效果 10 -十、 尚待解决的问题色谱分离在有机实验中十分重要，所以应做一些未知样品的分离，让学生自己找来溶剂、吸附剂，设计操作条件，也许收获会更大些但这个工作需要学生事先充分掌握色谱分离的基本原理，对于一年级学生来讲有一定的困难十一、 对学生的要求一定要事先预习，写好预习报告，当场记录实验现象，实验完毕交实验报告，并要洗净所用仪器，做好环境卫生，收藏好仪器，经教师检查后离开实验室 11 -十二、 参考文献参考文献:《有机化学实验》周科衍，吕俊民主编高等教育出版社 P89-93《有机化学实验》兰大，复旦合编高等教育出版社P102-105，P194-196备注- 12 -实验设计者：赵成学 、孟庆华 首开实验时间：1998年编写人：章烨编写时间：2006年7月20日。