[Báo cáo] Điều chế NaCl (Natri clorid) dược dụng

Bài 1: ĐIỀU CHẾ NATRI CLORID DƯỢC DỤNG

Mục tiêu:

Ø Điều chế được chế phẩm natri clorid dược dụng từ muối bếp.
Ø Thông qua bài nhận thức được tạp chất trong một chế phẩm nguyên liệu dược dụng.

Nội dung:

I. Nguyên liệu: Muối bếp lấy từ biển

Thành phần muối bếp:
- NaCl chiếm khoảng 96-99%
- Các tạp chất đi kèm: Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺ và các kim loại khác, SO₄^2-, Br^-,I^- và các anion khác ở dạng muối hòa tan, các chất hữu cơ, tạp không tan.

II. Điều chế:

A. Nguyên tắc:
- Loại tạp hữu cơ bằng cách rang muối ở nhiệt độ 500-6000C
- Loại tạp không tan bằng hòa tan muối ran vào nước và lọc trong.
- Loại các kim loại bằng kết tủa dạng carbonat với Na₂CO₃, lọc trong.
- Trung tính hóa dịch lọc về pH 6,8-7,1 bằng HCl 10%
- Cô đuổi nước thu NaCl kết tinh, để lại lượng nước ót khoảng 1/5 thể tích ban đầu
- Loại tạp SO₄^2- bằng cách rửa tinh thể NaCl trên máy hút chân không.
- Sấy khô sản phẩm ở 1000C, cân tính hiệu suất.

B. Tiến hành điều chế: Theo các bước sau:
1. Cân 40g muối bếp đã rang kỹ, hòa tan vào lượng nước vừa đủ để được dung dịch gần bão hòa. Lọc sơ bộ qua giấy lọc,tiếp theo lọc trong.
2. Kết tủa kim loại từ dịch trong bằng dung dịch Na₂CO₃ 10%.

a. Thăm dò lượng dd Na₂CO₃:Đổ 20ml dịch lọc vào cốc dung tích 50ml, đun nóng. Thêm từ từ dung dịch Na₂CO₃ 10% (dùng ống đong hoặc buret) vào dịch đang nóng khuấy đều, đến khi không thấy kết tủa tiếp (lọc giấy vài giọt dung dịch trong, nhỏ dd Na₂CO₃ không thấy kết tủa nữa) đọc thể tích dung dịch Na₂CO₃ 10% đã tiêu thụ cho 20ml dịch lọc muối.

b. Tiến hành loại tạp:- Căn cứ vào thể tích dung dịch Na₂CO₃ đã dùng cho 20ml dịch lọc đã ước lượng ở trên, tính cho tổng thể tích dịch lọc muối còn lại.
- Đun dịch lọc muối đến nhiệt độ 50-600C thêm từ từ, đồng thời khấy đều đến khi tủa keo,lọc chân không lấy dịch lọc trong,bỏ tủa.

3. Trung hòa dịch lọc dã loại kim loại:- Để dịch lọc ở trên nguội rồi thêm từ từ dung dịch HCl 10% đến khi pH 6,8-7,1(thử bằng cách nhỏ 1 giọt dd trên giấy thử pH vạn năng.
Chú ý: nếu quá thừa acid HCl thì điều chỉnh pH bằng dung dịch Na₂CO₃ 10%.

4. Cô kết tinh NaCl thô:- Cô ở nhiệt độ sôi dịch muối dã trung tính hóa ở trên, khuấy đều để tinh thể kết tinh NaCl có tinh thể mịn, vớt dần tinh thể NaCl vào phễu lọc chân không. Khi lượng nước ót còn khoảng 1/5 thể tích ban đầu thì ngừng lấy muối.

5. Loại tạp SO₄^2- và các tạp hòa tan khác:- Hút chân không làm khô bột NaCl thô, kết hợp rửa loại SO₄^2- bằng cách phun nước cất (tốt hơn bằng dung dịch NaCl tinh khiết dược dụng gần bão hòa) thử nước rửa bằng dung dịch BaCl₂ 5% đến khi hết kết tủa trắng.
- Hút ráo nước sản phẩm NaCl tinh khiết, sấy ở 1000C trong 3h, cân, bảo quản trong lọ kín.

6. Tính hiệu suất theo nguyên liệu đã rang khô.

C. Kết quả:

1. Cân được một lượng: m0=40,05g
2. Thăm dò:
20ml dịch lọc ----------------------> cần 9,5ml Na₂CO₃
Dịch lọc còn lại là 90ml -----------------------> cần ml Na₂CO₃
3. Khối lượng giấy lọc: mgiấy lọc = 0,51g
4. Khối lượng cân được: m=4,4675g
5. Tính hiệu suất theo nguyên liệu đã rang khô.
H= 9,88

D. Kết luận: vậy hiệu xuất điều chế NaCl dược dụng là 10%
E. Nhận xét kết quả:
Hiệu xuất điều chế thấp do khi tiến hành ở bước 5 đã rửa quá nhiều làm giảm đáng kể khối lượng muối dẫn đến hiệu suất thấp.
F. Chú ý:
Ở bước 3 tiến hành thí nghiệm: nếu cho dư HCl thì phải điều chỉnh lại pH bằng lượng Na₂CO₃ thích hợp vì nếu HCl dư tuy không ảnh hưởng đến kết quả nhưng sẽ gây độc cho ta khi tiến hành các bước tiếp theo là cô cạn kết tinh (HCl bay lên khi cô cạn hít phải gây độc).

---

---

Reaction of nitro compounds-Phản ứng nitro hóa

Bài 1:Reaction of nitro compounds -Phản ứng nitro hóa

Nitro hóa là quá trình hóa học nhằm thay thế một hoặc nhiều nguyên tử Hydro của hợp chất hữu cơ bằng một hay nhiều nhóm thế Nitro(-NO₂)

I. Cơ chế phản ứng

I.1: Electropphilic Substitution( Cơ chế thế ái điện tử)

-Nitro hóa hợp chất thơm (Aromatic compounds)

-Tác nhân : hỗn hợp sulfo-nitric [1], tác nhân electrophile là -NO₂⁺    

-Phản ứng thực hiện ở pha lỏng, nhiệt độ thường không cao

-Cơ chế ái điện tử S_E
-Tác nhân -NO₂⁺ được tạo thành theo phương trình sau:

-Cơ chế thế ái điện tử( The electrophilic substitution mechanism)[2]

Stage one(Giai đoạn 1)

ion -NO₂⁺ tấn công vào nhân thơm theo cơ chế ái điện tử tạo phức sigma σ

Stage two(Giai đoạn 2)

-Vai trò:

H₂SO₄ là xúc tác tạo ion nitroni và tạo ra môi trường acid đủ mạnh để ngăn cản sự phân ly của acid nitric thành H⁺ và NO₃^- . Khi nồng độ H₂SO₄ giảm thì tốc độ phản ứng nitro hóa cũng giảm theo

    Ví dụ:

Khi nitro hóa benzen ở 25 độ C , nếu nồng độ acid sulfuric nhỏ hơn 80% thì phản ứng xảy ra không đáng kể. Nếu nồng độ acid sulfuric là 80-90% thì tốc độ phản ứng tăng lên 1000 lần.

I.2: Radical Substitution (Cơ chế thế gốc tự do)

-Nitro hóa Hydrocarbon no mạch thẳng

-Tác nhân acid HNO₃  
loãng( 30-40%)
-Phản ứng thực hiện ở thể khí
-Nhiệt độ cao (300-500 độ C)
-Nhược điểm: ngoài sản phẩm chính còn thu được hỗn hợp các sản phẩm oxy hóa, alcol, hydrocarbon khác...
-Cơ chế gốc tự do:

 II. Tác nhân nitro hóa

II.1: Acid nitric(HNO₃)

-Dạng tinh khiết  là chất lỏng trong, mùi hắc mạnh, sôi ở 85,3 độ C, d=1,502. Đun sôi hay để lâu ngoài ánh sáng bị phân hủy:

4 HNO₃ → 2 H₂O + 4 NO₂ + O₂.

-Công nghiệp hay dùng nồng độ: 65-68% , 95% (bốc khói).

-Nồng độ cao đựng trong bình thủy tinh sành hoặc Nhôm, tránh ánh sáng

-Nồng độ thấp đựng trong bình thủy tinh, sành, thép không gỉ, tránh ánh sáng

-Là tác nhân nitro hóa yếu vì bị pha loãng bởi nước tạo thành trong quá trình phản ứng.

- Có tính oxy hóa mạnh -> tạo nhiều tạp chất là sản phẩm oxy há Hydrocarbon

-Lượng acid nitric dùng cho phản ứng nitro hóa khoảng 1,5-2 lần so với lý thuyết

II.2: Hỗn hợp sulfo-nitric

-ưu điểm:
   +tính oxy hóa yếu hơn acid nitric , do đó ít tạo sản phẩm phụ hơn;
   +tạo tác nhân nitro hóa mạnh hơn
   +Tránh tạo thành dẫn chất polynitro
-tác nhân nitroni tạo thành theo phương trình:

-Tỷ lệ hỗn hợp H₂SO₄ : HNO₃ : H₂O phụ thuộc vào bản chất cuả chất được nitro hóa:
  + Các hợp chất thơm có khả năng phản ứng cao( phenol, phenol -ether) chỉ cần dùng dung dịch HNO₃ 40%.
  +Các hợp chất thơm có khả năng phản ứng trung bình( phần lớn nhóm thế loại 1, trừ dẫn xuất Halogen) thì để nitro hóa 1 mol, cần 1,5 mol HNO₃ 68% và 2,2 mol H₂SO₄
98%.
  +Các hợp chất thơm có khả năng phản ứng thấp( Các nhóm thế loại 2) thì để nitro hóa 1 mol cần 2,3 mol HNO₃ 95-100% và 2,6 mol H₂SO₄
98%.
-Công nghiệp thường pha sẵn :
  + HNO₃ 88% và H₂SO₄
95% và H₂O 2,5%

II.3: Muối nitrat và acid sulfuric

-Nitro hóa trong môi trường khan nước
-thường được sử dụng để điều chế các dẫn chất polynitro:

- Ví dụ trong tổng hợp TNT:

    +Hỗn hợp acid : HNO₃ 99%/ CH₃Cl +  H₂SO₄  99%

trong đó : HNO₃ được tạo ra bàng phản ứng giữa KNO₃ or NaNO₃ với H₂SO₄ ở 0 độ C. 

     +Xem tài liệu sau( trang 5): TNT synthesis

II.4:Acylnitrat (AcONO2)

-Là tác nhân nitro hóa mạnh

-Dùng để nitro hóa các chất dễ bị phân hủy bởi nước hoặc acid vô cơ

-Sản phẩm phụ của phản ứng là Acid acetic

  Khi dùng tác nhân bày nitro hóa các amine thơm, đồng thời quá trình nitro hóa nhóm amine thơm cũng được bảo vệ:

III.Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng

III.1:Ảnh hưởng của nhiệt độ

-Nitro hóa là quá trình tỏa nhiệt mạnh.Bao gồm cả lượng nhiệt phản ứng và nhiệt tạo ra bởi sự pha loãng acid sulfuric bằng nước tạo ra trong quá trình phản ứng.

-Tốc độ và hiệu suất của phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ

-Nhiệt độ tối ưu của phản ứng phụ thuộc vào bản chất các chất được nitro hóa(-10 độ C-> 500 độ C)

 + Hydrocarbon mạch thẳng: 170 đọ C-500 độ C, cơ chế gố tụ do

 +Hydrocarbon thơm : -10 tới 170 độ C, nhiệt độ cao sinh ra nhiều tạp chất do phản ứng oxy hóa.

III.2:Tác dụng của khuấy trộn

-Nitro hóa thường là phản ứng dị pha: Pha hữu cơ( chất cần nitro hóa) và pha acid(tác nhân nitro hóa). Do đó cần phải khuấy trộn manhj để tăng tiếp xúc và tránh quá nhiệt cục bộ.

III.Ảnh hưởng của nước

-Trong quá trình nitro hóa, nước được tạo ra làm giảm bớt nồng độ của acid sulfuric.

Phản ứng đạt tới cân bằng khi nồng độ acid giảm tới một giới hạn nào đó.

Mỗi chất khác nhau có giá trị khác nhau, gọi là dung lượng khử nước của chất đó. 

Do đó cần tính toán lượng acid sulfuric cần dùng để pha hỗn hợp sulfo-nitric thông qua dung lượng khử nước của chất đó.

B.Tài liệu tham khảo(References)

1.Acid sulfuric

 (http://p.pw/badBy0 and http://p.pw/badBy2)

2.Electrophilic substitution mechanism

http://p.pw/badBy3

Hướng dẫn Download  Nhấn skipAd ở góc bên phải nếu có Hãy nhấn like nếu bài viết có ích với bạn! Chú ý pass unlock và zipfile (nếu có): chemistry forum  ) Nguồn bài viết:http://forum-chemistry.blogspot.com/

 Nếu bạn thấy thích website Chemistry and Creativity  thì đừng ngại click nút "Like" Fanpage hoặc "Follow" trên Google Plus nhé ! Bạn sẽ nhận được thông báo về rất nhiều tài liệu, ebook, giáo trình, video bài giảng của các thầy cô giáo nổi tiếng trên khắp cả nước . Chúc mọi người luôn thành công trong cuộc sống.