CHỦ ĐỀ 3. ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ

BÀI 9. PHƯƠNG PHÁP TÁCH BIỆT VÀ TINH CHẾ HỢP CHẤT HỮU CƠ

(20 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (5 câu)

Câu 1: Phương pháp kết tinh là gì? Nêu nguyên tắc của phương pháp kết tinh.

Giải:

• Kết tinh là phương pháp quan trọng để tách biệt và tinh chế những chất hữu cơ ở dạng rắn.
• Phương pháp kết tinh dựa trên nguyên tắc chất rắn tách ra từ dung dịch bão hòa của chất đó khi thay đổi điều kiện hòa tan (dung môi, nhiệt độ).

Câu 2: Chưng cất là gì? Nêu nguyên tắc của phương pháp chưng cất.

Giải:

• Chưng cất là phương pháp tách và tinh chế chất lỏng
• Phương pháp này dựa trên nguyên tắc thành phần các chất khí bay hơi khác với thành phần của chúng có trong dung dịch lỏng.

Câu 3: Nguyên tắc của phương pháp chiết là gì?

Giải:

Phương pháp chiết được thực hiện dựa trên nguyên tắc mỗi chất có sự phân bố khác nhau trong hai môi trường không hòa tan vào nhau.

Câu 4: Để chưng cất được những chất lỏng có nhiệt độ sôi cao, người ta làm như thế nào?

Giải:

Để chưng cất được những chất lỏng có nhiệt độ sôi cao, người ta tiến hành chưng cất dưới áp suất thấp hoặc chưng cất lôi cuốn hơi nước để hạn chế sự phân hủy của chất.

Câu 5: Khi nào ta sử dụng phương pháp sắc kí?

Giải:

Phương pháp sắc kí được sử dụng để tách các chất trong hỗn hợp (chẳng hạn các chất màu trong mực in hay trong phẩm nhuộm) một cách hiệu quả.

Câu 6: Cơ sở của phương pháp sắc kí là gì?

Giải:

Cơ sở của phương pháp sắc kí dựa trên sự khác nhau về khả năng bị hấp phụ và hòa tan chất trong hỗn hợp cần tách.

Câu 7: Hấp phụ là gì?

Giải:

Hấp phụ là quá trình xảy ra khi một chất A bị giữ lại trên bề mặt chất rắn B làm tăng nồng độ của chất A trên bề mặt chất rắn B.

2. THÔNG HIỂU (3 câu)

Câu 1. Trình bày cách tiến hành để thu được curcumin (chất có tác dụng chống oxi hóa, kháng viêm) bằng phương pháp chiết lỏng-rắn.

Giải:

Ngâm củ nghệ đã được nghiền nhỏ trong cồn 90^o (dung dịch gồm 90% ethanol và 10% nước theo thể tích) thì hoạt chất curcumin có trong củ nghệ tan vào cồn. Lọc, lấy dung dịch curcumin trong cồn rồi loại bỏ dung môi sẽ thu được curcumin.

Câu 2. Hình 9.6 mô phỏng thiết bị dùng để chưng cất tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Biết rằng tinh dầu có khối lượng riêng nhỏ hơn 1 g mL⁻¹.

1. a) Tinh dầu nằm ở phần nào (A hay B)?
2. b) Phương pháp để tách A và B ra khỏi nhau là phương pháp gì?

Giải:

1. a) Tinh dầu nằm ở phần A, vì khối lượng riêng của tinh dầu nhỏ hơn khối lượng riêng của nước (1 g mL⁻¹) nên tinh dầu ở bên trên nước.
2. b) Phương pháp để tách A và B ra khỏi nhau là phương pháp chiết.

Câu 3: Cho hình ảnh sau, hãy cho biết đây là phương pháp gì?

Giải:

Đây là phương pháp chiết lỏng-lỏng

3. VẬN DỤNG (7 câu)

Câu 1. Để có được một số hoạt chất từ thảo dược sử dụng để bồi bổ cơ thể hoặc chữa bệnh, người ta có thể lấy thảo dược đem "sắc thuốc" hoặc "ngâm rượu thuốc". Phương pháp nào đã được sử dụng để thu được hoạt chất trong các trường hợp này? Vì sao khi ngâm "rượu thuốc" không cần đun nóng, nhưng khi "sắc thuốc" cần đun nóng thảo dược trong nước?

Giải:

Phương pháp đã được sử dụng để thu được hoạt chất trong các trường hợp này là phương pháp chiết.

Khi ngâm "rượu thuốc" không cần đun nóng vì rượu là dung môi hữu cơ giúp dược liệu trong thuốc được chiết ra , khi "sắc thuốc" cần đun nóng thảo dược trong nước vì ở nhiệt độ cao một số loại dược liệu có cấu tạo rắn chắc và khó chiết suất mới có thể được chiết ra.

Câu 2. Nước ép mía là dung dịch chưa bão hoà với thành phần chất tan chủ yếu là đường (còn gọi là đường kính, saccharose). Cần sử dụng phương pháp nào để thu được đường kính từ nước mía?

Giải:

Cần sử dụng phương pháp kết tinh để thu được đường kính từ nước mía.

Câu 3. Trình bày phương pháp để thu lấy rượu (dung dịch ethyl alcohol) có lẫn trong cơm rượu sau khi lên men.

Giải:

Thu lấy rượu (dung dịch ethyl alcohol) có lẫn trong cơm rượu sau khi lên men nhờ phương pháp chưng cất.

• Gạo được nấu chín, để nguội, rắc men, ủ kín 3 – 5 ngày, thu được một hỗn hợp chủ yếu gồm nước, ethanol và bã rượu.
• Đun nóng hỗn hợp trên đến nhiệt độ sôi, hơi bay ra đi vào đường ống dẫn. Hỗn hợp hơi trong đường ống được làm lạnh sẽ hoá lỏng và chảy vào bình hứng.

Câu 4. Trình bày phương pháp để thu lấy tinh dầu cam từ vỏ cam.

Giải:

Thu lấy tinh dầu cam từ vỏ cam nhờ phương pháp chiết.

• Chuẩn bị vỏ cam và làm sạch.
• Đặt vỏ trên khay hoặc khăn ẩm và để chúng khô tự nhiên cho đến khi lớp vỏ cứng. Thông thường thì khoảng 1 tuần để vỏ khô hoàn toàn.
• Sử dụng dao cắt lớp vỏ khô thành những mảnh nhỏ. Không sử dụng các máy cắt, xảy trong quá trình xử lý vỏ vì bạn sẽ có thể làm mất khá khá dầu trong vỏ.
• Thêm các vỏ xắt nhỏ vào bình với nắp đậy chặt và đổ rượu ngập mặt vỏ trong bình chứa.
• Lắc bình để cam nhả ra lượng dầu nhiều lần trong vài ngày. Tốt nhất bạn có thể chiếc bình ở khu vực có ánh nắng để tăng hiệu suất chiết xuất tinh dầu.
• Sử dụng bộ lọc cà phê để lọc tinh dầu từ vỏ cam và cho vào chiếc bình thứ hai.
• Đặt một miếng vải lọc trên nắp bình của chất lỏng cho rượu trong bình bay hơi và để trong vòng một tuần để rượu bay hơi hoàn toàn.

Câu 5: Trong thực tế, có thể có những chất màu tan trong dung môi và bám vào sản phẩm khi kết tinh. Để loại bỏ chất màu, người ta thường làm gì?

Giải:

Để loại bỏ những chất màu, người ta thường cho thêm một chất khử màu (ví dụ như than hoạt tính) vào dung dịch kết tinh. Chất khử màu thường là chất rắn không tan trong dung môi, có khả năng hấp phụ mạnh chất màu. Lọc bỏ chất khử màu sẽ loại được chất màu khỏi dung dịch.

Câu 6: Ethyl iodide có khối lượng riêng là 1,94 g mL⁻¹ và có nhiệt độ sôi là 72 °C. Ethanol có khối lượng riêng là 0,789 g mL⁻¹ và có nhiệt độ sôi là 78 °C. Ethanol tan trong nước còn ethyl iodide kém tan trong nước nhưng tan được trong ethanol. Ethyl iodide thường được điều chế từ ethanol và sản phẩm thu được thường bị lẫn ethanol. Đề xuất phương pháp tinh chế ethyl iodide từ hỗn hợp của chất này với ethanol.

Giải

Sử dụng phương pháp chiết.

Chiết ethyl iodide từ hỗn hợp của chất này với ethanol với dung môi là nước (nước hòa tan ethanol và không hòa tan ethyl iodide). Vì ethanol và nước có khối lượng riêng nhỏ hơn ethyl iodide nên khi dùng phễu chiết, ethyl iodide là lớp phía dưới sẽ tách ra trước.

Câu 7: Phương pháp chưng cất gồm hai giai đoạn là bay hơi và ngưng tụ. Giải thích vì sao lại có hai giai đoạn này.

Giải:

Khi đun nóng hỗn hợp chất lỏng, chất nào có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ chuyển thành hơi sớm hơn và nhiều hơn. Khi gặp lạnh, hơi ngưng tụ thành dạng lỏng chứa chủ yếu chất có nhiệt độ sôi thấp hơn.

4. VẬN DỤNG CAO (3 câu)

Câu 1. Độ tan trong nước của monosodium glutamate (mì chính hay bột ngọt) ở 60 °C là 112 g/100 g nước; ở 25 °C là 74 g/100 g nước. Tính khối lượng monosodium glutamate kết tinh khi làm nguội 212 g dung dịch monosodium glutamate bão hoà ở 60 °C xuống 25 °C.

Giải:

C₁ = 112 g/100 g nước = 1,12 g monosodium glutamate/g nước

C₂ = 74 g/100 g nước = 0,74 g monosodium glutamate/g nước

m = 212 g

Khối lượng monosodium glutamate kết tinh là:

m' = (C₁ - C₂).m = (1,12 - 0,74).212 = 80,56 g.

Câu 2. Hình 9.5 mô tả dụng cụ dùng để tách các chất lỏng ra khỏi nhau.

1. a) Phương pháp nào đã được sử dụng để tách các chất ra khỏi nhau trong trường hợp này?
2. b) Tên của các quá trình chuyển trạng thái của các chất từ vị trí A sang vị trí B, từ vị trí B sang vị trí C là gì?
3. c) Thành phần các chất ở các vị trí A và C có giống nhau không? Vì sao?

Giải:

1. a) Phương pháp chưng cất.
2. b) Quá trình chuyển trạng thái của các chất:

• Từ vị trí A sang vị trí B là bay hơi.
• Từ vị trí B sang vị trí C là ngưng tụ.

1. c) Thành phần các chất ở các vị trí A và C không giống nhau. Vì vị trí A chứa hỗn hợp chất lỏng, vị trí C chứa chủ yếu chất có nhiệt độ sôi thấp hơn.

Câu 3. Quan sát hình sau và cho biết trong điều kiện thí nghiệm đó

1. a) Chất màu đỏ hay chất màu xanh bị hấp phụ mạnh hơn?
2. b) Chất màu đỏ hay chất màu xanh được hòa tan tốt hơn trong dung môi?

Giải:

1. a) Chất màu đỏ bị hấp phụ mạnh hơn.
2. b) Chất màu xanh được hòa tan tốt hơn trong dung môi.

Vì chất được hấp phụ kém trên bề mặt pha tĩnh và tan tốt trong dung môi sẽ đi ra khỏi cột sắc kí trước, còn chất được hấp phụ mạnh trên bề mặt pha tĩnh và kém tan trong dung môi đi ra sau.