蒸餾和沸點的測定

1、實驗3.蒸儲和沸點的測定-、實驗目的1. 了解蒸儲的原理與意義。2. 初步掌握蒸儲裝置的安裝與操作。二、沸點和蒸館的意義、測定方法沸點是指液體的表面蒸氣壓與外界壓力相等時的溫度。純凈液體受熱時，其蒸氣壓隨溫度升高而迅速增大，當達到與外界大氣壓力相等時，液體開始沸騰；此時的溫度就是該液體物質(zhì)的沸點。由于外界壓力對物質(zhì)的沸點影響很大，所以通常把液體在101.325kPa下測得的沸騰溫度定義為該液體物質(zhì)的沸點。在一定壓力下，純凈液體物質(zhì)的沸點是固定的，沸程較?。?.5lC）。如果含有雜質(zhì)，沸點就會發(fā)生變化，沸程也會增大。所以，一般可通過測定沸點來檢驗液體有機物的純度。但須注意，并非具有固定沸點的液體

2、就一定是純凈物，因為有時某些共沸混合物也具有固定的沸點。沸點是液體有機物的特性常數(shù)，在物質(zhì)的分離、提純和使用中具有重要意義。1. 常量法測定液體有機物的沸點中華人民共和國國家標準 GB 616-88化學試劑 沸點測定通用方法規(guī)定了液體有 機試劑沸點測定的通用方法，適用于受熱易分解、氧化的液體有機試劑的沸點測定。將盛有待測液體的試管由三口燒瓶的中口放入瓶中距瓶底2.5 cm處，用側(cè)面開口橡膠塞將其固定住。燒瓶內(nèi)盛放浴液，其液面應略高出試管中待測試樣的液面。將一支分度值為0.1 C的測量溫度計通過側(cè)面開口膠塞固定在試管中距試樣液面約2 cm處，測量溫度計的露頸部分與一支輔助溫度計用小橡膠圈套在一起

3、。三口燒瓶的一側(cè)口可放人一支測浴液的溫度計，另一側(cè)口用塞子塞上。這種裝置測得的沸點經(jīng)溫度、壓力、緯度和露頸校正后，準確度 較高，主要用于精密度要求較高的實驗中。圖3-1沸點測定裝置1三口燒瓶；2試管；3, 4膠塞；5測量溫度計；6輔助溫度計；7側(cè)孔；8溫度討2. 微量法測定液體有機物的沸點橡皮圈閉口端婚點毛細管開口端圖3-2微量法測定沸點沸點（微量法）測定裝置 沸點測定裝置無論是主要儀器的裝配還是熱載體的選擇都與熔點測定裝置相同。所不同的是測熔點用的毛細管被沸點管所取代。沸點管有內(nèi)外兩管。內(nèi)管是長46 cm, 端封閉、內(nèi)徑為1mm的毛細管，外管是長 89 cm ,端封閉、內(nèi)徑為45 mm的小玻

4、漓管。外管封閉端在下，用橡皮筋把外管泵在溫度計旁。外管和溫度計兩底相平，橡皮筋要系在熱載體液面合適位置上（要考慮到載體受熱膨脹）。被測液體（34滴）放在沸點管里，將內(nèi)管開口向下插入被測液體內(nèi)。然后像測熔點裝置一樣裝入提勒管。測定時，先在沸點外管內(nèi)加幾滴待測液體，將測沸點內(nèi)管倒插， 做好一切推備后開始加熱提勒管。由于沸點內(nèi)管里氣體受熱膨脹，很快有小氣泡緩綏地從液體中逸出。氣泡由緩緩逸出變?yōu)榭焖俣沂沁B續(xù)不斷地往外冒。此時立即停止加熱， 隨著溫度的降低，氣泡逸出的速度會明顯地減慢。當看到氣泡不再冒出而液體剛要進入沸點內(nèi)管時（外液面與內(nèi)液面等高）的一瞬間.馬上記下此時的溫度。兩液面等高，說明沸點內(nèi)管

5、里的蒸氣壓與外界壓力相等， 這時的溫度即為該液體的沸點。微量法測定沸點應注意三點：第一，加熱不能過快，被圈液體不宜太少，以防液體全部汽化；第二，沸點內(nèi)管里的空氣要盡量趕干凈，正式測定前，讓沸點內(nèi)管里有大量氣泡日出，以此帶出串氣；第三，觀察要仔細及時并重復幾次，其誤差不得超過1 C。3. 蒸僻裝置測定液體有機物的沸點實驗室中，通常是采用蒸儲裝置進行液體有機物沸點的測定。蒸儲是分離和提純液態(tài)有機化合物最常用的方法。純的液態(tài)物質(zhì)在大氣壓下有一定的沸點，不純的液態(tài)物質(zhì)沸點不恒定，因此可用蒸儲的方法測定物質(zhì)的沸點和定性地檢驗物質(zhì)的 純度。中華人民共和國國家標準GB 615-88化學試劑 沸程測定通用方法

6、規(guī)定了用蒸儲法測定物質(zhì)沸點的通用方法，適用于沸點在30300 C范圍內(nèi)，并且在蒸儲過程中化學性能穩(wěn)定的液體有機試劑。本節(jié)討論的是在常壓下的蒸儲，稱為普通蒸儲或簡單蒸儲。三、蒸館原理與裝置1.蒸僻原理蒸儲是指將液態(tài)物質(zhì)加熱至沸騰，使之成為蒸氣狀態(tài)， 并將其冷凝為液體的過程。 若加熱的液體是純物質(zhì)，當該物質(zhì)蒸氣壓與液體表面的大氣壓相等時，液體呈沸騰狀，此時的溫度為該液體的沸點。所以通過蒸儲操作可以測定純物質(zhì)的沸點。純粹液體的沸程一般為 0.5l C ,而混合物的沸程較寬。當對液體混合物加熱時， 低沸點、易揮發(fā)物質(zhì)首先蒸發(fā)， 故在蒸氣中有較多的易揮發(fā)組 分，在剩余的液體中含有較多的難揮發(fā)組分，因而蒸

7、儲可使混合物中各組分得到部分或完全分離。只有兩種液體的沸點差大于 30C的液體混合物或者組分之間的蒸氣壓之比（或相對揮發(fā)度）大于l時，才能較好地利用蒸儲方法進行分離或提純。在加熱過程中，溶解在液體內(nèi) 部的空氣或以薄膜形式吸附在瓶壁上的空氣有助于氣泡的形成，玻璃的粗糙面也起促進作 用。這種氣泡中心稱為汽化中心，可作為蒸氣氣泡的核心。在沸點時，液體釋放出大量蒸氣 至小氣泡中。待氣泡中的總壓力增加到超過大氣壓，并足夠克服由于液體所產(chǎn)生的壓力時,液體就可蒸氣的氣泡就上升逸出液面。 如在液體中有許多小的空氣泡或其他的汽化中心時, 平穩(wěn)地沸騰。反之，如果液體中幾乎不存在空氣，器壁光滑、潔凈，形成氣泡就非常

8、困難，這樣加熱時，液體的溫度可能上升到超過沸點很多而不沸騰，這種現(xiàn)象稱為“過熱”。液體在此溫度時的蒸氣壓已遠遠超過大氣壓和液柱壓力之和，因此上升氣泡增大非常快，甚至將液體沖溢出瓶外，稱為"暴沸”。為了避免"暴沸”現(xiàn)象的發(fā)生，應在加熱之前，加入沸石、素瓷片等助沸物，以形成汽化中心，使沸騰平穩(wěn)。也可用幾根一端封閉的毛細管（毛細管應有足夠長度，使其上端可擱在蒸儲瓶的頸部，開口的一端朝下）。此時應當注意，在任何情況下，不可將助沸物在液體接近沸騰時加入，以免發(fā)生“沖料”或“噴料”現(xiàn)象。正確的操 作方法是在稍冷后加入。另外，在沸騰過程中，中途停止操作，應當重新加入助沸物，因為 一旦停止

9、操作后，溫度下降時，助沸物已吸附液體，失去形成汽化中心的功能。2.蒸僻裝置蒸儲裝置主要由蒸儲燒瓶、冷凝管和接受器三部分組成，見圖3-3所示。V1/32/3為宜。用鐵夾夾圖3-3蒸儲裝置首先選擇蒸偶瓶的大小。一般是被蒸儲物的體積占燒瓶容積的住瓶頸上端，根據(jù)燒瓶下面熱源的高度，確定燒瓶的高度，并將其固定在鐵架臺上。在蒸儲燒瓶上安裝蒸儲頭，其豎口插入溫度計（分度值為0.1C,量程應適合被蒸儲物的沸點范圍）。溫度計水銀球上端與蒸儲頭支管的下沿保持水平。蒸儲頭的支管依次連接直形冷凝管（注意冷凝管的進水口應在下方， 出水口應在上方，鐵夾應夾住冷凝管的中央，必須先連接好進出口引水橡皮管后再用鐵夾固定 ）、接

10、引管、接受瓶（還應再準備12個已稱量的干燥、清潔的 接受瓶，以收集不同的儲分 ）。在安裝時，其程序一般是 由下（從加熱源）而上，由左（從蒸儲燒瓶）向右，依次連接。 有時還要根據(jù)接受瓶的位置（有時還顯得過低或過高），反過來調(diào)整蒸儲燒瓶與加熱源的高 度。在安裝時，可使用升降臺或小方木塊作為墊高用具，以調(diào)節(jié)熱源或接受瓶的高度。在蒸儲裝置安裝完畢后，應從三個方面檢查： 從正面看，溫度計、蒸儲燒瓶、熱源的中心軸線在同一條直線上，可簡稱為“上下一條線”，不要出現(xiàn)裝置的歪斜現(xiàn)象； 從側(cè)面看，接受瓶、冷凝管、蒸儲瓶的中心軸線在同一平面上，可簡稱為“ 左右在 同一面”，不要出現(xiàn)裝置的扭曲或曲折等現(xiàn)象。在安裝中，

11、使夾蒸儲燒瓶、冷凝管的鐵夾伸 出的長度大致一樣，可使裝置符合規(guī)范； 裝置要穩(wěn)定、牢固，各磨口接頭要相互連接，要嚴密（否則會出現(xiàn)漏氣甚至燃燒現(xiàn)象），鐵夾要夾牢，裝置不要出現(xiàn)松散或稍一碰就晃動。能符合這些要求的蒸儲裝置將具有 實用、整齊、美觀、牢固的優(yōu)點。如果被蒸儲物質(zhì)易吸濕，應在接引管的支管上連接一個氯化鈣管。如蒸儲易燃物質(zhì)（如乙酰等），則應在接受管的支管上連接一個橡皮管引出室外，或引入水槽和下水道內(nèi)。當蒸儲沸點高于140C的有機物時，不能用水冷冷凝管，要改用空氣冷凝管，見圖1-3 （2） 所示。若使用熱浴作為熱源，則熱浴的溫度必須比蒸儲液體的沸點高出若干度，否則是不能將被蒸儲物蒸出的。熱浴溫度

12、比被蒸儲物的沸點高出愈多，蒸儲速度愈快。但加熱浴的溫度最高不能比沸點超過 30Co否則會導致瓶內(nèi)物質(zhì)發(fā)生沖料現(xiàn)象，以致引發(fā)燃燒等事故的發(fā)生。 這在處理低沸點、易燃物時尤應注意。過度加熱還會引起被蒸儲物的過熱分解。在蒸儲乙酰等低沸點易燃液體時，應當用熱水浴加熱，不能用明火直接加熱，也不能用明火加熱熱水浴。應用添加熱水的方法，維持熱水浴的溫度。四、實驗步驟檢查裝置的穩(wěn)妥性后，便可按下列程序進行蒸儲操作。1. 力口入物料 將待蒸儲液體通過長頸玻璃漏斗由蒸儲頭上口傾入圓底燒瓶中（注意漏斗頸應超過蒸儲頭側(cè)管的下沿，以防液體由側(cè)管流人冷凝器中），投入幾粒沸石（防止暴沸）1,再裝好溫度計。2. 通冷去水仔細

13、檢查各連接處的氣密性2及與大氣相通處是否暢通（絕不能造成密 閉體系!）后3，打開水龍頭開關(guān)，緩慢通人冷卻水。3. 力口熱蒸8留 選擇適當?shù)臒嵩?，先用小火加?（以防蒸儲燒瓶因局部驟熱而炸裂 ），逐 漸增大加熱強度。當燒瓶內(nèi)液體開始沸騰，其蒸氣環(huán)到達溫度計汞球部位時， 溫度計的讀數(shù) 就會急劇上升，這時應適當調(diào)小加熱強度，使蒸氣環(huán)包圍汞球，汞球下部始終掛有液珠，保持汽液兩相平衡。此時溫度計所顯示的溫度即為該液體的沸點。然后可適當調(diào)節(jié)加熱強度， 控制蒸儲速度，以每秒儲出12滴為宜。4. 觀籟U沸點、收集8留液記下第一滴儲出液滴入接受器時的溫度。如果所蒸儲的液體中含有低沸點的前儲分，則需在蒸儲溫度趨于

14、穩(wěn)定后，更換接受器。記錄所需要的儲分開 始儲出和收集到最后一滴時的溫度，這就是該儲分的沸程（也叫沸點范圍）。純液體的沸程一般在l2C之內(nèi)。5. 停止蒸8留 當維持原來的加熱溫度，不再有儲液蒸出時，溫度會突然下降，這時應停止蒸儲。即使雜質(zhì)含量很少，也不要蒸干，以免燒瓶炸裂。蒸儲結(jié)束時，應先停止加熱， 待稍冷后再停通冷卻水。然后按照與裝配時相反的順序拆除蒸儲裝置。五、實驗內(nèi)容：用蒸館法測無水乙醇的沸點和用蒸館法提純正丁醇實驗用試劑藥品與儀器裝置：蒸儲燒瓶（50mL） 3個，直形冷凝管，蒸儲頭，接液管，溫度計，石蠟油浴，加熱熱源，量筒，漏斗。無水乙醇，正丁醇（工業(yè)級），沸石。六、注意事項：1. 正丁醇：其毒性與乙醇相近，不要吸入其蒸氣或觸及皮膚，二級易燃品，避免與明 火接觸。2. 蒸儲裝置要保持氣路暢通。各磨口連接一定要嚴密。1. 沸石為多孔物質(zhì)，受熱后能產(chǎn)生細小的空氣泡。在液體沸騰時，可作為汽化中心，使沸騰保持平穩(wěn)，以免發(fā)生暴沸現(xiàn)象。沸石必須在加熱前加入，若忘記加入，則必須停止加 熱，待液體稍冷后，才可補加。否則，向正在加熱的液體中投人沸石，會因驟然增加汽化中 心而引起暴沸。如果蒸儲因故中途停止，在重新加熱前，必須補加新的沸石。先前的沸石， 因在冷卻時吸入了液休，已經(jīng)失效。2. 蒸儲裝置各器件連接的密閉