植物中某些成分的提取

(共46张PPT)
课题2　植物中某些成分的提取
学习目标
1.了解从植物中分离、提取无机物或色素的一般方法。
2.了解物质溶解性与结构的关系，认识“相似相溶”原理。
3.学习萃取、分液基本操作。
4.了解色谱法、纸上层析的基本原理，进一步体会纸上层析法分离物质的实用价值。
一、从海带中提取碘
1．实验目的
从海带中提取碘。
2．实验原理
萃取：利用物质在_________________的溶剂中___________不同进行分离或提纯的方法。
课前自主学案
自主学习
互不相溶(或微溶)
溶解能力
3．实验方案
实验步骤 实验现象 结论与解释
1.称取样品
取3 g干燥的海带，剪成小块，用酒精润湿后放入坩埚中 剪碎后用酒精润湿，便于灼烧灰化
2.灼烧得到灰分在通风处灼烧至海带灰化完全后，冷却，再将灰分转移至小烧杯中 海带逐渐变的更干燥、卷曲，最后变成_______粉末或__________。后期还会产生大量______，并伴有__________ 将海带中的碘转化为可溶于水的无机碘化物
黑色
细小颗粒
白烟
焦糊味
实验步骤 实验现象 结论与解释
3.溶解、过滤向小烧杯中加入30 mL蒸馏水，煮沸2～3 min，过滤，得滤液 煮沸时固体未见明显溶解，过滤后得到几乎无色的______溶液 使灰分中的碘元素以I－的形式进入溶液
4.氧化
向滤液中加入1～2 mL 2 mol·L－1H2SO4溶液，再加入3～5 mL 6%H2O2溶液或1 mL新制氯水，振荡 溶液变_______色 有关反应的离子方程式为：________
_______________
_____________或_______________________________
清亮
棕黄
2I－＋
H2O2＋2H＋===I2＋2H2O
2I－＋Cl2===2Cl－
＋I2
实验步骤 实验现象 结论与解释
5.检验
取4中少许混合液于试管中，加入淀粉溶液 溶液变_____色 碘遇淀粉变蓝色
6.萃取和分液①将氧化后的溶液转移到分液漏斗中，再加入2 mL CCl4，振荡，静置
②打开分液漏斗旋塞，使下层液体慢慢流出后，将上层液体从漏斗上口倒出 溶液分为两层，下层显_______色，上层近于_______ I2从水层转移到_______层中
将I2的CCl4溶液与水分离
蓝
紫红
CCl4
无色
1.灼烧海带时应注意哪些问题？
【提示】　(1)应在通风处加热灼烧，或使用通风设备去除白烟和难闻的气味。
(2)应边加热边搅拌，用坩埚钳夹持坩埚，用玻璃棒小心搅拌，使海带均匀受热，加快灰化的速度。
(3)灼烧时，温度不宜过高，时间不宜过长，因为I－易被氧化成I2而升华。
(4)移动坩埚必须使用坩埚钳，避免烫伤。
(5)灼烧完毕，应将坩埚放在石棉网上冷却，不可直接放在冷的实验台上，防止温度很高的坩埚烫坏实验台或因骤冷而破裂。
二、菠菜中色素的提取与分离
1．实验目的
提取菠菜中的__________、_____________、__________等植物色素，并用_________进行分离。
叶绿素
胡萝卜素
叶黄素
色谱法
2．实验原理
(1)菠菜中色素的成分及性质
色素成分 颜色 溶解性
叶绿素a ____________ 都能溶于有机溶剂如乙醇、丙酮、乙醚等，但不同溶剂中的溶解度不同
叶绿素b ____________
胡萝卜素 ____________
叶黄素 ____________
蓝绿色
黄绿色
橙黄色
黄色
(2)纸层析法分离色素的原理
菠菜的叶绿体中所含的四种色素都能溶于乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂中，所以可用有机溶剂提取叶绿体中的色素。叶绿体中的色素在展开剂中的_________不同， _________大的色素随展开剂在滤纸上扩散的速度快， _________小的色素随展开剂在滤纸上扩散的速度慢，所以可用_________法将色素分离。
溶解度
溶解度
溶解度
纸层析
3．实验方案
(1)提取色素
取5 g菠菜，剪碎放于研钵中，加2 mL丙酮、细沙和少量碳酸钙，迅速充分研磨成浆液，并用干净纱布提取_________。
(2)画滤液细线
取一张预先处理好的滤纸条，在距滤纸的一端约2 cm处，用毛细管吸取色素滤液画一条细线，反复操作3～5次，晾干。
滤液
(3)配制展开剂
将石油醚、丙酮、苯按一定比例配成混合溶液。
(4)层析操作
将3 mL展开剂倒入烧杯中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)略微斜靠着烧杯的内壁，轻轻插入_________中。2 min～3 min后，滤纸条上出现4条色素带，从上到下依次是橙黄、黄、蓝绿和黄绿色。四种色素在滤纸上扩散的速度大小为：_____________>__________>___________>
_________。
展开剂
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
2．影响叶绿体中色素的层析实验效果的因素有哪些？
【提示】　(1)取材。材料中叶绿体色素的含量大小和材料的用量，要选取鲜嫩、颜色浓绿、无浆汁的叶片。
(2)提取溶剂的选择。一种合适的提取剂，不仅要考虑其提取效果，而且还要考虑经济节约、操作容易及污染程度小等方面。
(3)滤纸。选择一种适于观察且又容易操作的滤纸，以层析滤纸为好，若无层析滤纸，也可选用质量均一、平整、纸纹一致的干净滤纸代替；裁剪时要将滤纸按纤维长丝方向剪裁，确保展开剂按纵向流动。
(4)展开剂。寻找一种有利于色素迅速扩散的展开剂。另外，水分的存在以及胶体的吸附也增加了提取叶绿素的难度。
(5)纸上层析时，一定不能让滤纸上的色斑触到展开剂，否则，部分色素会溶解在展开剂中，使分离得到的色素带的效果极差。
自主体验
1．从叶绿体中提取色素，选取的最佳叶片应是
(　　)
A．肥嫩多汁　　　　　　
B．革质叶片
C．刚刚长出来的小嫩叶
D．鲜嫩、色浓绿的叶片
解析：选D。应选取鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片，以便使浸取液中含有较多的色素。
2．现有以下三组混合物：①碘与NaCl固体；②石英与NH4Cl固体；③乙酸乙酯和醋酸钠溶液。上述各组物质的分离方法依次是(　　)
A．加水溶解过滤、加热、分液
B．加热、加水溶解过滤、分液
C．分液、加热、加水溶解过滤
D．加热、分液、加水溶解过滤
解析：选B。①中利用碘受热升华，采用加热方法即可分离；②中利用SiO2不溶于水，而NH4Cl溶于水，加水溶解过滤即可分离；③中利用乙酸乙酯和醋酸钠溶液互不相溶分液即可，故选B。
3．下列实验操作或原理不正确的是(　　)
A．纸上层析法中的展开剂之所以能够展开的主要原理是毛细现象
B．分液操作时，分液漏斗中的下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出
C．萃取操作时，应选择有机萃取剂，且萃取剂的密度必须比水大
D．测定溶液pH的操作：将pH试纸置于表面皿上，用玻璃棒蘸取溶液，点在pH试纸的中部，与对应的标准比色卡比较
解析：选C。由解题依据可知A项正确。萃取操作中所选的有机溶剂的密度可比水大也可比水小，如CCl4、苯均可做溴水、碘水中Br2、I2的萃取剂。
课堂互动讲练
1．分液、萃取
(1)分液
分液是两种互不相溶的液体分开的操作。使用的主要仪器是分液漏斗。
①分液漏斗在使用前应洗净并检查是否漏水。
②把盛有待分液液体的分液漏斗放在铁架台的铁圈上，使漏斗颈末端紧贴在铁架台上的烧杯的内壁上，静置片刻。
分液和萃取及应用
③把分液漏斗上的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔，使漏斗内外空气相通，以保证漏斗里的液体顺利流出。
④待分液漏斗内液体分层后，左手旋动活塞，使塞孔和漏斗颈小口重合，下层液体从漏斗颈流出，适时关塞，上层液体从漏斗上口倒出，以免其被残留在漏斗颈上的液体污染。
(2)萃取
萃取是利用溶质在互不相溶(或微溶)的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。
萃取和分液往往是结合进行的。
萃取应注意：
①选择萃取剂时，萃取剂不能与被萃取物发生化学反应，被萃取物在其中的溶解度明显大于在原溶剂中的溶解度；萃取剂与被萃取物的原溶剂之间的相互溶解性越弱越好，密度差越大越好；必要时还要照顾到萃取剂与被萃取物再分离的简便易行。
②一定量的萃取剂最好分成几份，进行多次萃取，以提高萃取效率。
2．分液漏斗的使用规则
在使用分液漏斗时，要遵循一定的规则。(1)在使用分液漏斗之前要将活塞取出，涂上凡士林，插入塞槽内转动几次，直到转动自如。然后关闭活塞，往分液漏斗体内注入少量水，用右手压住分液漏斗的上口部，左手握住活塞部分，倒转过来，检查玻璃塞和活塞是否漏水，若不漏水方可使用。(2)由于萃取剂一般是易挥发的有机溶剂，因此振荡后要打开活塞，使分液漏斗中的这些气体放出，以免漏斗内
气体压强过大。(3)进行分液时，要将分液漏斗上口的玻璃塞打开，或使玻璃塞上的凹槽(或小孔)对准分液漏斗上口的小孔。这样才能使分液漏斗内外的空气相通，压强相等，里面的液体才能顺利流出。(4)分液时，下层液体必须从分液漏斗的颈部放出(要求：沿烧杯内壁慢慢流下)，上层液体必须从分液漏斗的上口倒出，以免其被残留在漏斗颈上的液体污染。(5)分液漏斗不能加热。(6)用完分液漏斗之后要洗涤干净，并在塞芯和塞槽之间放一张小纸条，以免磨砂处粘连。
3．从海带中提取碘的实验注意事项
(1)灼烧应当充分，待看到海带完全变成灰烬之后再停止加热，期间还会产生大量白烟，并伴有焦糊味，否则，滤液颜色很深，对后面的实验会有影响。
(2)灼烧完毕后，应将坩埚和玻璃棒放在石棉网上冷却，不可直接放在冷的实验台上，防止温度很高的坩埚骤冷而破裂。
(3)过滤中要注意“二低”、“三靠”。滤纸比漏斗上沿低，溶液比滤纸低；滤纸紧靠漏斗内壁，引流的玻璃棒紧靠滤纸三层处，漏斗下端紧靠烧杯内壁。
(4)用氯水氧化滤液中I－时，氯水不可过量，否则会使生成的碘单质继续氧化，其反应式为：5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HCl。海带中碘元素的含量约0.5%，饱和氯水浓度约为0.09 mol·L－1，据此计算，饱和氯水的用量约1 mL。
(5)碘在酒精中的溶解度大于在水中的溶解度，萃取碘不可使用酒精，因为酒精和水可以任意比混溶，达不到萃取的目的。
例1
海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在，实验室里从海藻中提取碘的流程如下：
(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称：
①______、③________。写出过程②中有关反应的离子方程式
________________________________________________________________________；
(2)提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是________。
A．甲苯、酒精　　　　　　 B．四氯化碳、苯
C．汽油、乙酸 D．汽油、甘油
(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是____________；
(4)从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂，还需经过蒸馏，指出实验装置中的错误之处：①________________；②______________；③______________。
(5)进行上述蒸馏操作时，使用水浴的原因是____________________，最后晶体碘在__________________里聚集。
【思路点拨】　(1)对萃取剂的要求：一是和原溶剂互不相溶且不反应，与溶质也不能反应；二是溶质在萃取剂中的溶解度要大于在原溶剂中的溶解度。如萃取溴水中的溴就不能用酒精。(2)萃取后要分液，所得混合物仍是溶液，一般再通过蒸馏进一步分离。
【解析】　将海藻蒸干灼烧形成灰分，碘元素转化为可溶于水的I－，再通过氧化转化为碘单质。然后利用分离提纯的方法，通过过滤、萃取、分液、蒸馏等方法提取出碘单质。
【答案】　(1)过滤　萃取　Cl2＋2I－===I2＋2Cl－
(2)B　(3)分液漏斗、漏斗
(4)①缺石棉网　②温度计插到了液体中　③冷凝管进出水的方向颠倒
(5)使蒸馏烧瓶受热均匀，控制加热温度不过高　蒸馏烧瓶
变式训练1　海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤：①通入适量Cl2；②将海带灼烧成灰后加蒸馏水搅拌；③加CCl4振荡；④过滤。合理的操作顺序是(　　)
A．①②③④　　　　　　　 B．②①③④
C．①③②④ D．②④①③
解析：选D。从海带中提取碘的步骤为灼烧、浸取、过滤、氧化、萃取。根据每个步骤的需要选择试剂。
1．“相似相溶”原理的应用
由极性分子构成的物质易溶于极性溶剂，由非极性分子构成的物质易溶于非极性溶剂，这就是“相似相溶”原理。
“相似相溶”原理包含两个方面的含义：
(1)溶质易溶于极性相似的溶剂，如I2和CCl4都为非极性分子，因此碘在四氯化碳中的溶解度比在水中大。
菠菜中提取与分离色素的活动原理
(2)溶质易溶于结构相似的溶剂。如醇和水分子结构中都有羟基，因此醇易溶于水。
2．纸色谱法
纸色谱法也叫纸上层析，属于分配色谱的一种，采用的滤纸不是作为吸附剂而是作为支持剂，吸附在滤纸上的水作为固定相(一般的纸吸附着约等于本身重量的20%的水分)，流动相为有机溶剂。由于毛细管作用，流动相自下而上不断上升。流动相上升时，与滤纸上的固定相相遇，这时被分离的组分就在两相间一次又一次地分配(相当于一次又一次地萃取)。分配比大的组分上升快，分配比小的组分上升慢，从而将它们逐个分开。
3．实验流程
(2011年广东惠州高二检测)下图是叶绿体色素的提取和分离实验的部分材料和用具。据图回答下列问题：
例2
(1)图中步骤①加入研钵内的物质：A________，作用是________________；B________少许，作用是研磨的充分；C________少许，作用是________________________________________________________________________。
(2)图中步骤②将糨糊状的研磨液倒入漏斗中，漏斗底部放有________。
(3)④中的实验现象是________________________________________________________________________。
(4)若在研磨时分别在1号、2号、3号三个研钵中加2 g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色(或褐色)、几乎无色。
处理 1号 2号 3号
A ＋ － ＋
B ＋ ＋ ＋
C － ＋ ＋
蒸馏水 － ＋ －
注：“＋”表示加，“－”表示不加。
试回答：
①1号处理得到的溶液颜色是________，原因是
________________________________________________________________________。
②2号处理得到的溶液颜色是________，原因是
________________________________________________________________________。
③3号处理得到的溶液颜色是________，原因是
________________________________________________________________________。
【思路点拨】　解答本题要注意以下两点：
(1)提取叶绿体色素时所用仪器、药品的作用和使用方法。
(2)叶绿体中的色素易溶于有机溶剂而难溶于水。
【解析】　(1)在从叶绿体中提取色素时，研磨时应加入有机溶剂如丙酮、乙醇等和SiO2、CaCO3，SiO2可使研磨充分，CaCO3可以保护叶绿素等色素免受破坏，叶绿体中的色素是脂溶性物质，能够溶解于丙酮和乙醇等有机溶剂中，但不能溶于水。
(2)为防止固体颗粒进入滤液，应加纱布过滤。
(3)
(4)1号不加CaCO3，也不加水，没有CaCO3的保护，部分叶绿素可能受到破坏，所以提取液呈黄绿色(或褐色)；2号不加乙醇，只加SiO2、CaCO3，叶绿体中色素无法被溶解，提取不出来，所以提取液几乎无色；只有3号才能得到正常的提取液，呈现深绿色。
【答案】　(1)丙酮(或乙醇)　溶解色素　SiO2　CaCO3防止色素被破坏
(2)纱布
(3)从上到下依次出现橙黄、黄、蓝绿、黄绿色4条色素带
(4)①黄绿色(或褐色)　部分叶绿素受到破坏
②几乎无色　叶绿素不溶于水
③深绿色　大量叶绿素溶于丙酮(或乙醇)中
变式训练2　提取和分离菠菜中色素的正确顺序是(　　)
A．剪碎绿叶→研磨→过滤→点样→纸层析
B．剪碎绿叶→研磨→加SiO2、CaCO3→过滤→点样→纸层析
C．剪碎绿叶→研磨→滤纸过滤→色素滤液→点样→纸层析
D．剪碎绿叶→研磨→过滤→滤液→点样→铅笔画线→纸层析
解析：选B。研磨中加SiO2可使研磨充分，加CaCO3可以保护叶绿素等色素免受破坏；纸上层析时要用色素提取液点样。
化学实验中的6个“上、下”
1．收集气体时，相对分子质量大于29时用向上排空气法收集(如CO2)，小于29时用向下排空气法收集(如H2)。
2．分液操作时，下层液体应打开旋塞从下端放出，上层液体要从分液漏斗的上口倒出。
探究整合应用
3．配制一定物质的量浓度溶液时，在引流时玻璃棒的上面不能靠在容量瓶口，而下端则应靠在容量瓶刻度线下的内壁上(即下靠上不靠，下端靠线下)。
4．用水冷凝气体时，冷凝管中的水从下方进、上方出。
5．用温度计测液体温度时，水银球应插入液面下，而测蒸气温度时，则应在液面上。
6．制气实验中，长颈漏斗的末端应插入液面下，而用分液漏斗加液时，漏斗下端不可浸入液面下。