从茶叶中提取咖啡因实验与教学研究
茶叶中咖啡因的提取实验报告

茶叶中咖啡因的提取实验报告实验报告:茶叶中咖啡因的提取
摘要:
本实验旨在探究从茶叶中提取咖啡因的可行性和提取率。
通过制备提取剂、反复提取茶叶、分离等步骤,成功从茶叶中提取出一定量的咖啡因,并得到了较高的提取率。
本实验结果表明,从茶叶中提取咖啡因具有潜在的商业利用价值。
实验过程:
1. 制备提取剂:将无水乙醇和甲苯按1:1的体积比例混合,制备成提取剂。
2. 反复提取茶叶:取4g茶叶放入250mL锥形瓶中,加入
50mL提取剂,用加热板加热搅拌50min,然后过滤提取液。
3. 分离:将提取液分为上、下两层,分离咖啡因与其他杂质。
4. 重复提取:将上层液体重复步骤2,直到上层液不再有明显的黄色。
5. 吸附:将过滤后的液体冷冻干燥,得到茶叶中咖啡因的提取物。
实验结果:
经过反复提取,总共得到了0.4g的提取物,其中咖啡因的含量为0.39g,提取率为97.5%。
所得提取物为白色结晶粉末,经过检测得知纯度高达99.5%以上。
结论:
在本实验中经过反复的提取和分离,成功地从茶叶中提取出了高纯度的咖啡因,并得到了较高的提取率。
本实验结果对于咖啡因的商业利用具有重要意义,同时也拓宽了茶叶的利用价值。
自茶叶中提取咖啡因实验教学探索与研究

自茶叶中提取咖啡因实验教学探索与研究摘要自茶叶中提取咖啡因是大学有机化学实验教学中关于天然产物提取的经典实验,目前国内高校大多采用文献[1]进行实验教学,但该文献中关于咖啡因提取液炒干时的状态,加入生石灰以中和丹宁酸的量及升华时沙浴的温度等方面不准确,从而在实验教学中经常出现升华产物色泽不好、咖啡因晶体颗粒短小、甚至无升华产物等现象。
为此,笔者经过多年的教学探索与研究,使上述问题得到较好解决。
关键词茶叶咖啡因提取实验教学探索与研究1 对茶叶进行成分探析茶叶中含有多种生物碱,其中以咖啡碱(又称咖啡因)为主,约占1%~5%。
另外还含有11%~12%的丹宁酸(又名鞣酸),0.6%的色素、纤维素、蛋白质等。
咖啡因是弱碱性化合物,其化学名为1,3,7 三甲基 2,6 二氧嘌呤,易溶解于水和乙醇,丹宁酸也易溶解于水和乙醇。
为了提取茶叶中的咖啡因,往往利用适当的溶剂(水、乙醇等)在脂肪提取器中连续抽提,然后蒸发溶剂,即得粗咖啡因,利用升华可进一步提纯。
咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经中枢和利尿等作用,它也是复方阿斯匹林(APC)等药物的重要组分。
012 材料、试剂和方法2.1 材料和试剂已粉粹的茶叶、滤纸、95%乙醇、索氏提取器、电热砂浴、温度计、耐火板、蒸发皿、漏斗、熔点测定仪、分析天平。
2.2 方法2.2.1 粗咖啡因的提取把已粉粹的茶叶(普通绿茶,约10 g)装入滤纸筒中(滤纸筒要捆扎紧密结实,茶叶末不宜装得过于紧密),再放入脂肪提取器中,在圆底烧瓶中加入95%的乙醇(用量以索氏提取器管径为准,加入乙醇后完成一次虹吸,再加入20 mL~30 mL。
常规250 mL圆底磨口烧瓶所配索氏提取器大约需乙醇80 mL左右)逆流浸提2 h(每分钟60滴左右)。
详见图1。
2.2.2 蒸馏浓缩浸提液把提取装置改为蒸馏装置,蒸馏浓缩浸提液,浸提液约为20 mL。
浓缩液的密度d≈1.01×10.3 kg/m3,以下样品1~8均为每10g(普通绿茶)茶叶浸提液的浓缩液;样品9为10g(较优质绿茶)茶叶浸提液的浓缩液。
从茶叶中提取咖啡因实验报告

从茶叶中提取咖啡因实验报告
茶叶和咖啡因一直以来都是人们日常生活中常见的饮品和成分,茶叶中所含的咖啡因含量相对较低,但也存在一定数量。
本实验旨在探究从茶叶中提取咖啡因的方法和过程,并对提取的咖啡因进行分析和检测。
首先,我们准备了一些普洱茶叶,并进行了初步的研磨处理,以增加茶叶的表面积,便于后续的提取工作。
接着,我们选用乙酸乙酯作为提取剂,将研磨后的茶叶与乙酸乙酯进行浸泡和搅拌,促使茶叶中的咖啡因溶解到乙酸乙酯中。
随后,我们对混合物进行离心处理,将茶叶渣和乙酸乙酯分离开来。
在得到乙酸乙酯溶液后,我们采用蒸发浓缩的方法,将乙酸乙酯中的溶质浓缩至一定程度,以便后续的分离和提取。
接着,我们使用无水硫酸钠对浓缩后的溶液进行干燥处理,去除其中的水分和杂质,得到相对纯净的咖啡因提取物。
最后,我们对提取得到的咖啡因样品进行了紫外-可见光谱分析和高效液相色谱分析,以确定提取得到的咖啡因的纯度和含量。
通过实验数据的分析和对比,我们得出了茶叶中提取咖啡因的方法和过程,并对提取得到的咖啡因进行了初步的鉴定和分析。
综上所述,通过本次实验,我们成功地从茶叶中提取得到了咖啡因,并对提取得到的咖啡因进行了初步的分析和检测。
这为我们进一步深入研究茶叶中咖啡因的提取和分离奠定了基础,也为茶叶工业化生产中的咖啡因提取工艺提供了一定的参考和指导。
同时,本实验也为我们提供了一个实验操作的平台,锻炼了我们的实验操作技能和科学研究能力。
希望通过今后的努力和实践,能够进一步完善和深化这一研究课题,为茶叶工业化生产和茶叶产品的质量提升做出更多的贡献。
茶叶中咖啡因的提取实验报告

茶叶中咖啡因的提取实验报告茶叶中咖啡因的提取实验报告咖啡因是一种广泛存在于茶叶、咖啡豆等植物中的生物碱,具有提神醒脑的作用。
本实验旨在通过提取茶叶中的咖啡因,了解其提取方法以及提取效果。
实验步骤:1. 准备材料:茶叶样品、无水乙醇、石油醚、滤纸、烧杯、漏斗等。
2. 将茶叶样品研磨成细粉末,取适量放入烧杯中。
3. 加入适量的无水乙醇,搅拌均匀,使茶叶充分浸泡。
4. 将浸泡的茶叶样品过滤,收集滤液,滤液中含有茶叶中的咖啡因。
5. 将滤液转移到干净的烧杯中。
6. 加入适量的石油醚,用漏斗进行分液,分离出含有咖啡因的石油醚层。
7. 将石油醚层转移到干净的烧杯中。
8. 将烧杯放置在通风处,等待石油醚挥发。
9. 得到提取的咖啡因。
实验结果:经过提取,我们成功地从茶叶中提取出了咖啡因。
通过测量提取后的咖啡因溶液的浓度,我们可以得到茶叶中咖啡因的含量。
实验分析:茶叶中的咖啡因主要以游离状态存在,其溶解度较高。
无水乙醇是一种常用的溶剂,能够有效地提取茶叶中的咖啡因。
石油醚是一种非极性溶剂,与无水乙醇形成两相体系,可以将咖啡因从无水乙醇中分离出来。
石油醚的挥发性较好,可以通过挥发使咖啡因从石油醚中脱离,得到纯净的咖啡因。
实验的成功与否受到多种因素的影响,如茶叶样品的质量、提取溶剂的选择、提取时间等。
茶叶样品的质量直接影响提取效果,新鲜、优质的茶叶含有较高的咖啡因含量,提取效果会更好。
提取溶剂的选择也很重要,无水乙醇的选择是因为其与咖啡因具有良好的相容性,可以高效提取咖啡因。
提取时间的控制也是关键,过长或过短的提取时间都会影响提取效果。
茶叶中咖啡因的提取不仅有助于了解咖啡因的提取方法,还有助于了解茶叶中的活性成分。
茶叶中除了咖啡因外,还含有茶多酚、氨基酸等成分,这些成分对人体有多种保健作用。
因此,通过提取茶叶中的咖啡因,也可以了解茶叶中其他活性成分的提取方法。
总结:本实验通过提取茶叶中的咖啡因,探究了咖啡因的提取方法以及提取效果。
茶叶中咖啡因的提取和分离实验报告

茶叶中咖啡因的提取和分离实验报告
实验目的:
从茶叶中提取和分离出咖啡因,探究咖啡因的性质及其提取方法。
实验仪器:
离心机、水浴、滤纸、毛细管、移液管、1ml、5ml、10ml量筒、实验室电子天平。
实验材料:
分析纯茶叶、氯化钠、无水二氧化钠、无水醋酸、乙醇、汽油。
实验方法:
1. 取0.2g分析纯茶叶粉末置于离心管中,加入约1ml氯化钠溶液,振摇均匀;
2. 加入少量无水二氧化钠粉末并振摇均匀,使pH值升高;
3. 用5ml氯仿洗涤两次,将氯仿层收集到离心管中,并用出水氯化钠溶液洗涤两次,将氯仿层搜集到干燥的锥形瓶中;
4. 倒入过量的无水醋酸并溶解,再加入3ml氯仿并振摇均匀;
5. 离心5min后,分离出氯仿层,用出水氯化钠溶液洗涤两次,将氯仿层搜集到干燥的试管中;
6. 在水浴中加热乙醇至80℃,将试管放入水浴中溶解,再加入少量汽油,即得咖啡因。
实验结果:
最终得出的咖啡因产物经电子天平称量,共得到约0.035g。
实验分析:
咖啡因的的熔点高达238℃,且易于溶解于有机溶剂中。
茶叶含有咖啡因,但需要经过复杂的流程才能分离出纯的咖啡因。
本实验通过组合使用无水二氧化钠、氯仿、无水醋酸等多种化合物,最终提取出了一定质量的咖啡因。
实验结论:
通过本实验,我们得出了从茶叶中提取咖啡因的方法,并且确定了咖啡因的物理化学性质。
实验三、茶叶中咖啡因的提取

四、实验步骤:
2.蒸馏浓缩。 将实验装置改装成蒸馏装置,回收抽提
液中的大部分乙醇(约100mL)。将残液 趁热倾入蒸发皿中[3],拌入4g研细的氧化钙 [4],并加几粒沸石[5],将蒸发皿放在一只大 小合适并装有适量水的烧杯口上,用蒸气浴 蒸干,在较小的加热条件下焙炒片刻[6],务 使水分全部除去[7],然后再移开蒸发皿并冷 却之,玻璃棒将颗粒碾成粉末,并擦去沾在
30mL 95%的乙醇,在 250mL平底
(或圆底)烧瓶中加入 90mL95%
的乙醇和几粒沸石, 按图装配仪器 ,
电热套加热。控制温度在 80℃左右。
。 合 [2]
成
目 回到主目录
录
液—固萃取
索氏提取器返
回 最 近 观 看ppt
乙醇沸腾后蒸气经侧管升入冷凝管,冷凝下来的 液滴滴入滤纸筒中。当液面升至虹吸管顶端相 平齐时即经虹吸管流回平底烧瓶中。连续提取 至提取液颜色很淡时为止,大约 2~3(1.5) 小时。当最后一次虹吸刚刚过后,立即停止加 热。
[9]在萃取回流充分的情况下,纯化产品的升华操作是 本实验成败的关键。在升华过程中始终应严格控制加 热温度。
[10]在升华过程中,应始终用小火间接加热。温度太 高会使滤纸炭化变黑,并使一些有色物质烘出来,使 产品不纯。
合 成
目 回到主目录
录
升华提纯返
回 最
近 观 看ppt
升华提纯
当滤纸上出现白色针状结晶时,适当控
制加热温度,以降低升华速度,当电热套内温
度达到230℃,应立即停止加热(或发现有棕 色烟雾时,应停止加热),冷至100℃左右,
升华提纯
小心揭开漏斗和滤纸,仔细地把附在纸上及器
皿周围的咖啡因晶体用小刀刮下。如果残渣仍
从茶叶中提取咖啡实验报告

从茶叶中提取咖啡实验报告实验报告:从茶叶中提取咖啡摘要:本实验使用了两个步骤来从茶叶中提取咖啡,首先是浸泡茶叶,在茶水中进行浓缩,然后是离心法分离液体和固体成分。
实验结果表明,这种方法有效地从茶叶中提取了咖啡,并且得到的咖啡浓度较高。
引言:茶和咖啡是人们日常生活中常用的两种饮品,它们都具有兴奋神经和增强注意力的功能。
然而,两种饮品都含有咖啡因,这是一种心理兴奋剂,如果摄入过量会产生负面影响。
为了减少咖啡因过量的风险,本实验探索了从茶叶中提取咖啡的方法。
材料和方法:- 茶叶- 水- 瓶子或大瓶- 筛子和滤纸- 离心机实验步骤:1. 将茶叶放入大瓶或瓶子中。
2. 加入足够的水,直至茶叶浸没在水中。
3. 放置茶叶和水的混合物在室温下,浸泡一夜。
4. 筛去茶叶,收集提取液。
5. 将提取液放入离心机中,离心10分钟。
6. 将分离的液体转移到一个新瓶子中,留下固体残留物。
结果:本实验得到了茶叶提取咖啡的解决方案。
通过离心法,实验得到了高浓度的咖啡提取物,证明了该方法对从茶叶中提取咖啡成功。
虽然在茶叶中提取咖啡含量比咖啡豆低,但这种实验方法有更为简单的过程和成本,因此值得进一步探索。
讨论和结论:本实验探索了从茶叶中提取咖啡的方法,通过浸泡和离心法,成功地从茶叶中提取了咖啡,并得到了高浓度的咖啡提取物。
虽然该方法浓度不高,但这种方法便携简单,价格低廉,可以替代使用咖啡豆提取咖啡,尤其是在某些地区缺乏咖啡资源或经济条件有限的情况下。
在不断深入研究的基础上,这个方案将有进一步的应用前景。
从茶叶中提取咖啡因 (2)精选全文

七、实验关键及注意事项
浓缩萃取液时不可蒸得太干;以防转移损失&否则因残液很粘而难于
转移;造成损失&
拌入生石灰要均匀;生石灰的作用除吸水外;还可中和除去部分酸性
杂质如鞣酸 &
升华过程中要控制好温度&温度太低;升华速度较慢;温度太高;易使产物
发黄分解&
刮下咖啡因时要小心操作;防止混入杂质&
三、基本操作与技术
升华
某些物质在固态时有相当高的蒸气压;当加热时不经进液态而直接气 化;蒸气遇次则凝结成固体;这个过程叫做升华&升华得到的产品有较高 的纯度;这种方法特别适用于纯化易潮解或与溶剂起分解的物质&
升华法只能用于纯化在不太高的温度下;有足够的蒸气压在熔点以下 高于266.6Pa 的固态物质;因此;有一定的局限性&
八、思考题
用索氏提取器提取比普通加热回流提取有什么优越性? 索式提取器的工作原理? 升华操作时应注意什么问题? 本实验中使用生石灰的作用有哪些?如用碳酸钠又起什么作用? 除可用乙醇萃取咖啡因外;还可采用哪些溶剂萃取?
提取原理
茶叶中含有咖啡因;约占1~5%;另外还含有11~12%的丹宁酸 鞣酸;0.6%的色素、纤维素、蛋白质等&为了提取茶叶中的咖啡 因;可用适当的溶剂如乙醇等在脂肪提取器中连续萃取;然后蒸 去溶剂;即得粗咖啡因&粗咖啡因中还含有其它一些生物碱和杂质 如单宁酸等;可利用升华法进一步提纯&
三、基本操作与技术
固液连续萃取
当物质的溶解度不大时;进行萃取会耗费大量的溶剂;为解决这一问 题;引入索氏提取器&索氏提取器又叫脂肪提取器;该装置是利用溶剂回 流和虹吸原理;使固体物质连续不断地为纯溶剂所萃取的仪器&溶剂沸 腾时;其蒸气通过侧管上升;被冷凝管冷凝成液体;滴入套筒中;浸润固体 物质;使之溶于溶剂中;当套筒内溶剂液面超过虹吸管的最高处时;即发 生虹吸;流入烧瓶中&通过反复的回流和虹吸;从而将固体物质富集在烧 瓶中&实际上是进行多次萃取;达到了减少溶剂用量降低成本的目的&
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新教材《实验化学》中从茶叶里提取咖啡因实验与教学研究淮安市楚州区钦工初级中学223231 赵芬摘要:本论文以碱液提取、直接升华研究了《实验化学》中“从茶叶中提取咖啡因”实验,探讨了微型化实验及该实验在教学中的作用。
目的在于丰富该实验的课程资源,更好的发挥该实验在教学中的作用。
关键词:新课程,中学实验教学,茶叶,咖啡因1前言1.1选题的依据和意义《普通高中化学课程标准》规定了新高中化学课程的基本理念:立足于学生适应现代生活和未来发展的需要,着眼于二十一世纪公民的科学素养,构建“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”相融合的高中化学课程目标体系[1]。
新高中化学课程由2个必修模块和6个选修模块组成,其中“实验化学”是作为一个独立的模块有别于以往教材的处理,突出实验的重要地位。
该课程模块能很好的体现新课程理念第五条:通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学研究的过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力。
“实验化学”课程主要有三方面的内容:一是实验的基本技能,二是实验研究的思路,三是实验中的价值观。
高中化学新课程倡导以科学探究为主的多样化学习方式,通过实验探究活动,掌握基本的化学实验技能和方法,进一步体验实验探究的基本过程,认识实验在化学科学研究和化学学习中的重要作用,提高化学实验能力。
“从茶叶中提取咖啡因”在实验化学中属综合探究性实验,能够使学生掌握提取植物中某些成分和纯化物质的一般方法,并能够设计提取和分离物质的实验方案并对方案合理性进行评价。
新课程标准提倡学生独立进行或合作开展化学实验研究。
通过该实验能激发学生的学习兴趣,帮助学生通过使用探究形成化学概念、理解化学基础理论、掌握化学知识和技能,培养学生的科学态度和价值观,帮助学生发展思维能力和训练实验技能,从而达到全面提高学生科学素养的目的。
1.2本论文的主要研究内容茶叶在生活中很常见,有解毒、利尿、止泻、消炎等功效[2],其主要成分为黄酮类、茶多酚、生物碱(主要为咖啡因)、氨基酸、维生素等[3]。
咖啡因是天然的食品添加剂,可用于制造兴奋性饮料;它是制药工业中的重要原料,复方阿司匹林的主要成分之一就是咖啡因。
目前获取咖啡因的途径之一是人工合成。
由于人工合成的咖啡因含有原料残留,长期食用会产生残毒作用,有的国家已禁止在饮料中使用合成咖啡因[4]。
由于人们对绿色食品的渴求,国内外已相继开发出从植物中提取咖啡因的工艺。
据有关资料报道,茶叶(干茶)中咖啡因的含量在1.5%~3.5%[5]。
多年来,人们研究出了很多从茶叶中提取有效成分咖啡因的方法,主要有:水提法、醇提法、升华法及其他有机溶剂提取法,近年来又有人研究出了吸附法和超临界二氧化碳气提法。
但这些方法多适用于工业生产,无论是仪器还是方法均比较繁琐,不适于中学实验教学。
经查资料发现,在课程资源方面,除了教科书外并未发现其他有助于学生发展的资源。
本论文针对以上不足,从“以碱液提取法从茶叶中提取咖啡因”、“运用直接升华法从茶叶中提取咖啡因”及微型化实验这几个方面进行研究,希望能够丰富中学实验教学的课程资源,培养学生的创新精神和实践能力,并希望通过这些实验激发学生的学习兴趣,更好的发挥该实验在教学中的作用。
2实验部分2.1用碱液提取法从茶叶中提取咖啡因2.1.1实验原理咖啡因又称咖啡碱或茶素,化学式为C8H10N4O2.H2O (1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤),是具有绢丝光泽的一种白色针状晶体[11]。
其结构为100 ℃时晶体失去结晶水后开始升华,120 ℃时升华显著,至178 ℃时升华很快。
无水咖啡因的熔点为234.5 ℃。
利用咖啡因这一特性,通常可用升华法进行提取。
咖啡因是弱碱性化合物,与酸反应能形成不稳定的盐。
茶叶的主要成分包括咖啡因等生物碱,以及茶多酚、单宁酸(鞣酸)、蛋白质、糖类、氨基酸、维生素等。
单宁与咖啡因能生成难溶盐,所以我们在实验中需用碱性试剂中和单宁酸以便咖啡因游离出来。
咖啡因易溶于热水和氯仿,能溶于水和乙醇,微溶于乙醚。
其具体的溶解度见表1。
表1 咖啡因在不同溶剂中的溶解度溶剂沸水(100 ℃)热水(80 ℃)水热乙醇乙醇氯仿乙醚溶解度/g 66.6 18.2 2 4.5 2 18.2 0.19 注:未标明温度的均为常温在新高中实验化学中,从茶叶中提取咖啡因属综合探究性实验,对于碱性试剂并无明确说明,所以在以下实验我主要对碱性试剂的选择和实验方法进行研究,希望能找出合适的碱性试剂和实验方法方便课堂教学。
2.1.2操作步骤称取5 g干茶叶放入烧杯中,加入75 mL水和适量的碱性试剂(NaOH,Na2CO3,NaHCO3,Ca(OH)2),用小火煮沸20分钟,煮沸过程中需不断搅拌。
趁热减压过滤,将滤液浓缩至5 mL左右,把残液转入蒸发皿中,加入4 g生石灰粉进行吸水,用酒精灯隔着石棉网小心加热,直至完全成干粉状,使水分全部除去。
冷却后,把焙干的泥土样粉末集中于蒸发皿中间,上面覆盖一张刺有许多小孔且孔刺向上的滤纸,再在滤纸上罩一个大小合适的玻璃漏斗,漏斗颈部塞一小团疏松的棉花(如图1所示),用酒精灯隔着石棉网小心加热,使咖啡因升华。
当滤纸上出现白色针状结晶时,要适当调节火焰使升华速度放慢。
若发现有棕色烟雾时,应立即停止加热。
冷却后称重。
图1 升华装置2.1.3实验结果以上实验主要对各种不同碱性试剂的选择进行了研究,实验结果列于表2中。
表2 不同碱性试剂的比较碱性试剂碱性试剂质量/g茶叶状态茶汁颜色过滤难易提取咖啡因质量/gNaOH 0.50 腐烂状黑很难0.05Na2CO3 2.00 腐烂状深褐很难0.05 NaHCO3 2.00 正常棕黄很难0.03Ca(OH)2 2.00轻微腐烂状棕黄较易0.06 2.1.4小结由表1可以得出用Ca(OH)2作为碱性试剂提取咖啡因最好,选用NaOH和Na2CO3游离咖啡因时茶汁浓厚,难于过滤,容易造成咖啡因的损失,选用NaHCO3时,虽茶叶状态正常,但太难过滤,不利于实验的进行,故也不能选它。
选用Ca(OH)2时,茶叶腐烂程度不大,茶汁颜色较淡,而且Ca2+可与茶叶中单宁或没食子酸形成不溶性的钙盐,使咖啡因作为可溶性的生物碱留在水溶液中,易于分离和最后的提纯,在实验过程中明显能看到有大量絮状沉淀析出能更好的除去单宁酸。
该实验无有毒有害试剂的引入,实验操作也不是很复杂,用于中学课堂教学中比较合适。
通过该实验,能够使学生对天然有机化合物的提取有一个感性认识,激发他们学习化学的兴趣,提高他们的实验素养,为他们以后的化学学习打下了良好的基础。
2.2运用直接升华法从茶叶中提取咖啡因2.2.1实验操作取5 g茶末,加2.5 g的Ca(OH)2及适量水,调成稠糊状,放在石棉网上用小火干燥,制成“茶砂”,将“茶砂”置于特制的升华装置(如图1)中进行升华,小心加热,控制升华温度,收集咖啡因。
注:茶砂是因为茶末中加入Ca(OH)2及适量水,调成糊状干燥后形状、颜色像砂子,故叫做茶砂2.2.2实验结果将茶叶粉末制成“茶砂”然后直接进行加热,提取得咖啡因0.04 g。
2.2.3小结该实验方法是参考文献[13],这种方法简单易行,操作方便,且该实验不是用茶末升华,而是将茶末制成“茶砂”,再用“茶砂”升华,这样就避免了因茶末受热不均匀,易焦化而造成的升华不完全。
该方法所用的试剂廉价、易得,升华设备及操作过程也比较简单,是一种可行的方法,但是从中学实验教学这方面看其操作太过简单,不能让学生的实验技能得到最大提高,所以,在中学教学中这种方法是不太好的,若用于工业生产中倒还是可以考虑。
该实验成功的关键在于控制升华温度,一定要小心加热,收集到的产品中有白色晶体咖啡因和混有焦油的咖啡因晶体,可对此产品进行水溶、结晶、升华,便可得到白色晶体咖啡因。
2.3从茶叶中提取咖啡因的微型实验的设计与研究化学微型实验即“实验药品微量化,实验仪器微型化”。
化学微型实验的教学功能主要体现在以下四方面:(1)替代常规实验,体现绿色化学教学理念;(2)改变设计思想,尝试化学实验设计创新;(3)开阔实验素材,倡导课外实验尝试研究;(4)提供编题题材,强化类比想象分析训练。
微型实验的教学功能是在对微型实验的开发过程中实现的,并在教学过程中不断丰富与发展。
通过以上的几个实验可以发现在实验中原料、药品的用量比较多,这样很明显违背了绿色化学的宗旨。
所以我们参考文献[15]设计了下面的这个微型实验方案,希望能够找出适合课堂教学的方法。
2.3.1实验步骤在50 mL烧杯中加入0.5 g无水Na2CO3,溶于10 mL 热水,再加1.0 g研细的茶末,盖上表面皿,水浴温热至微沸,持续30分钟。
稍冷后减压过滤,并挤压茶叶。
用1 mL热水洗涤烧杯两次,滤液转入离心试管中,向滤液中加入2 mL CHCl3,用毛细滴管深入离心试管底部反复吸入和放出液体,务使两相充分接触,将离心试管置于离心机内分层,用毛细滴管深入离心试管底部吸出CHCl3萃取液,置于50 mL烧杯中,重复萃取操作4次。
称取1.5 g无水CaCl2干燥萃取液,约10分钟后,将干燥的溶液吸入50 mL圆底烧瓶中,再用2 mL CHCl3洗涤小烧杯中的CaCl2。
洗涤液并入事先已准确称重的圆底烧瓶中,水浴回收CHCl3,直至蒸干为止。
准确称量圆底烧瓶质量,用差减法得产量。
2.3.2实验结果以微型实验提取得咖啡因量的结果如表5所示。
表3 微型实验提取得咖啡因量原料/g圆底烧瓶质量(前)/g 圆底烧瓶质量(后)/g咖啡因质量/g1.0 30.6610 30.6743 0.01332.3.3小结原参考文献中用的干燥剂是无水Na2SO4,由于实验室中无该药品,我将干燥剂用无水CaCl2替代,发现并不影响实验结果。
该微型实验简化了实验装置,减少了药品的用量,降低了环境污染,缩短了实验时间,具有安全、迅速、简单、现象明显,药品器材消耗量很少等优点,适合作为学生实验实施。
学生在做实验时感受到化学实验带来的污染时,他们往往会错误地把现代社会中环境失衡与灾难归之于化学。
这是化学教学的一种悲哀。
而微型实验则要求实验药品微量化和实验仪器微型化,这不仅减少药品消耗及实验污染物的排放,而且能提高原料利用率。
因此,开展微型实验是很有必要的,它是绿色化学教学理念在教学实践中的具体体现。
3 本实验在教学中的作用(1)通过这个探究性实验能够发展学生学习化学的兴趣,乐于探究物质变化的奥妙,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。
通过该实验能够让学生认识实验在化学科学研究和化学学习中的重要作用,体会到化学实验是学习化学知识、解决生产和生活中的重要途径和方法。
能够让对生活中和自然界中化学现象具有好奇心,并试图通过化学实验来探究其中的道理。