Hoá học 11 · Đại cương hoá học hữu cơ
Phương pháp tách biệt và tinh chế hợp chất hữu cơ
Nguyên tắc và ứng dụng của các phương pháp chưng cất, chiết, kết tinh và sắc kí cột trong tách biệt, tinh chế hợp chất hữu cơ.
Chưng cất
Nguyên tắc: dựa vào sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các chất trong hỗn hợp. Đun hỗn hợp lỏng, chất có nhiệt độ sôi thấp hơn chuyển thành hơi trước, hơi được làm lạnh ngưng tụ thành chất lỏng.
- Chưng cất thường: các chất có nhiệt độ sôi khác nhau nhiều.
- Chưng cất phân đoạn: các chất có nhiệt độ sôi gần nhau, ví dụ chưng cất dầu mỏ thành xăng, dầu hoả, dầu diesel.
- Chưng cất lôi cuốn hơi nước: tách tinh dầu (tinh dầu sả, tràm).
Ví dụ: nấu rượu thủ công là chưng cất hỗn hợp ethanol (sôi ở 78,3 °C) và nước (100 °C).
Chiết
Nguyên tắc: dựa vào sự hoà tan khác nhau của chất trong hai dung môi không trộn lẫn. Dùng phễu chiết để tách lớp chất lỏng: chất lỏng nặng ở dưới, nhẹ ở trên.
Ví dụ: tách dầu ăn ra khỏi nước, chiết iodine từ nước bằng dung môi hữu cơ, ngâm rượu thuốc (chiết lỏng – rắn).
Kết tinh và sắc kí cột
Kết tinh: dựa vào độ tan khác nhau và sự thay đổi độ tan theo nhiệt độ. Hoà tan chất rắn trong dung môi nóng đến bão hoà, lọc nóng bỏ tạp chất không tan, để nguội cho chất cần tinh chế kết tinh. Ví dụ sản xuất đường kính từ nước mía, làm muối ăn từ nước biển.
Sắc kí cột: dựa vào sự phân bố khác nhau của các chất giữa pha tĩnh (chất hấp phụ trong cột) và pha động (dung môi chảy qua cột). Chất bị hấp phụ yếu đi ra khỏi cột trước. Ví dụ tách các sắc tố trong lá cây.
🧪 Thí nghiệm ảo – mô phỏng
- Tăng công suất đun: nhiệt kế dừng lâu ở khoảng 78 °C trong khi ethanol bay hơi, rồi mới tăng lên gần 100 °C.
- Quan sát đồ thị nhiệt độ hơi theo thời gian: mỗi đoạn nằm ngang ứng với một chất đang được tách ra.
- Thay đổi tỉ lệ ethanol ban đầu và so sánh thể tích phần cất đầu thu được.
🎉 Thí nghiệm vui cho bài này
📐 Công thức cần nhớ
✍️ Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Cần tách riêng benzene (sôi ở 80 °C) và nitrobenzene (sôi ở 211 °C) ra khỏi hỗn hợp hai chất lỏng tan vào nhau. Chọn phương pháp phù hợp.
Xem lời giải
- Hai chất tan vào nhau nên không dùng chiết.
- Nhiệt độ sôi chênh lệch lớn (131 °C).
✅ Đáp số: Chưng cất thường
Ví dụ 2. Pha 400 mL ethanol nguyên chất với nước thành 1 lít dung dịch. Tính độ cồn.
Xem lời giải
- \(D = \frac{400}{1000} \cdot 100 = 40\)
✅ Đáp số: 40°
⚠️ Lỗi thường gặp
- Dùng phương pháp chiết cho hai chất lỏng tan vào nhau.
- Cho rằng chưng cất thu được ethanol tinh khiết 100%: hỗn hợp ethanol và nước chỉ cất được tối đa khoảng 95,6%.
