蒸餾和沸點(diǎn)的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)3.蒸儲(chǔ)和沸點(diǎn)的測(cè)定-、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解蒸儲(chǔ)的原理與意義。2. 初步掌握蒸儲(chǔ)裝置的安裝與操作。二、沸點(diǎn)和蒸館的意義、測(cè)定方法沸點(diǎn)是指液體的表面蒸氣壓與外界壓力相等時(shí)的溫度。純凈液體受熱時(shí)，其蒸氣壓隨溫度升高而迅速增大，當(dāng)達(dá)到與外界大氣壓力相等時(shí)，液體開始沸騰；此時(shí)的溫度就是該液體物質(zhì)的沸點(diǎn)。由于外界壓力對(duì)物質(zhì)的沸點(diǎn)影響很大，所以通常把液體在101.325kPa下測(cè)得的沸騰溫度定義為該液體物質(zhì)的沸點(diǎn)。在一定壓力下，純凈液體物質(zhì)的沸點(diǎn)是固定的，沸程較?。?.5lC）。如果含有雜質(zhì)，沸點(diǎn)就會(huì)發(fā)生變化，沸程也會(huì)增大。所以，一般可通過測(cè)定沸點(diǎn)來檢驗(yàn)液體有機(jī)物的純度。但須注意，并非具有固定沸點(diǎn)的液體

2、就一定是純凈物，因?yàn)橛袝r(shí)某些共沸混合物也具有固定的沸點(diǎn)。沸點(diǎn)是液體有機(jī)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(cè)定液體有機(jī)物的沸點(diǎn)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB 616-88化學(xué)試劑 沸點(diǎn)測(cè)定通用方法規(guī)定了液體有 機(jī)試劑沸點(diǎn)測(cè)定的通用方法，適用于受熱易分解、氧化的液體有機(jī)試劑的沸點(diǎn)測(cè)定。將盛有待測(cè)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?jī)?nèi)盛放浴液，其液面應(yīng)略高出試管中待測(cè)試樣的液面。將一支分度值為0.1 C的測(cè)量溫度計(jì)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(cè)量溫度計(jì)的露頸部分與一支輔助溫度計(jì)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(cè)浴液的溫度計(jì)，另一側(cè)口用塞子塞上。這種裝置測(cè)得的沸點(diǎn)經(jīng)溫度、壓力、緯度和露頸校正后，準(zhǔn)確度 較高，主要用于精密度要求較高的實(shí)驗(yàn)中。圖3-1沸點(diǎn)測(cè)定裝置1三口燒瓶；2試管；3, 4膠塞；5測(cè)量溫度計(jì)；6輔助溫度計(jì)；7側(cè)孔；8溫度討2. 微量法測(cè)定液體有機(jī)物的沸點(diǎn)橡皮圈閉口端婚點(diǎn)毛細(xì)管開口端圖3-2微量法測(cè)定沸點(diǎn)沸點(diǎn)（微量法）測(cè)定裝置 沸點(diǎn)測(cè)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(diǎn)測(cè)定裝置相同。所不同的是測(cè)熔點(diǎn)用的毛細(xì)管被沸點(diǎn)管所取代。沸點(diǎn)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(xì)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(jì)旁。外管和溫度計(jì)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(cè)液體（34滴）放在沸點(diǎn)管里，將內(nèi)管開口向下插入被測(cè)液體內(nèi)。然后像測(cè)熔點(diǎn)裝置一樣裝入提勒管。測(cè)定時(shí)，先在沸點(diǎn)外管內(nèi)加幾滴待測(cè)液體，將測(cè)沸點(diǎn)內(nèi)管倒插， 做好一切推備后開始加熱提勒管。由于沸點(diǎn)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(shí)立即停止加熱， 隨著溫度的降低，氣泡逸出的速度會(huì)明顯地減慢。當(dāng)看到氣泡不再冒出而液體剛要進(jìn)入沸點(diǎn)內(nèi)管時(shí)（外液面與內(nèi)液面等高）的一瞬間.馬上記下此時(shí)的溫度。兩液面等高，說明沸點(diǎn)內(nèi)管

5、里的蒸氣壓與外界壓力相等， 這時(shí)的溫度即為該液體的沸點(diǎn)。微量法測(cè)定沸點(diǎn)應(yīng)注意三點(diǎn)：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(diǎn)內(nèi)管里的空氣要盡量趕干凈，正式測(cè)定前，讓沸點(diǎn)內(nèi)管里有大量氣泡日出，以此帶出串氣；第三，觀察要仔細(xì)及時(shí)并重復(fù)幾次，其誤差不得超過1 C。3. 蒸僻裝置測(cè)定液體有機(jī)物的沸點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中，通常是采用蒸儲(chǔ)裝置進(jìn)行液體有機(jī)物沸點(diǎn)的測(cè)定。蒸儲(chǔ)是分離和提純液態(tài)有機(jī)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(diǎn)，不純的液態(tài)物質(zhì)沸點(diǎn)不恒定，因此可用蒸儲(chǔ)的方法測(cè)定物質(zhì)的沸點(diǎn)和定性地檢驗(yàn)物質(zhì)的 純度。中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 615-88化學(xué)試劑 沸程測(cè)定通用方法

6、規(guī)定了用蒸儲(chǔ)法測(cè)定物質(zhì)沸點(diǎn)的通用方法，適用于沸點(diǎn)在30300 C范圍內(nèi)，并且在蒸儲(chǔ)過程中化學(xué)性能穩(wěn)定的液體有機(jī)試劑。本節(jié)討論的是在常壓下的蒸儲(chǔ)，稱為普通蒸儲(chǔ)或簡(jiǎn)單蒸儲(chǔ)。三、蒸館原理與裝置1.蒸僻原理蒸儲(chǔ)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(dāng)該物質(zhì)蒸氣壓與液體表面的大氣壓相等時(shí)，液體呈沸騰狀，此時(shí)的溫度為該液體的沸點(diǎn)。所以通過蒸儲(chǔ)操作可以測(cè)定純物質(zhì)的沸點(diǎn)。純粹液體的沸程一般為 0.5l C ,而混合物的沸程較寬。當(dāng)對(duì)液體混合物加熱時(shí)， 低沸點(diǎn)、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(chǔ)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(diǎn)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(duì)揮發(fā)度）大于l時(shí)，才能較好地利用蒸儲(chǔ)方法進(jìn)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(jìn)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(diǎn)時(shí)，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(shí),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(shí), 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(shí)，液體的溫度可能上升到超過沸點(diǎn)很多而不沸騰，這種現(xiàn)象稱為“過熱”。液體在此溫度時(shí)的蒸氣壓已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大氣壓和液柱壓力之和，因此上升氣泡增大非?？?，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(yīng)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(xì)管（毛細(xì)管應(yīng)有足夠長度，使其上端可擱在蒸儲(chǔ)瓶的頸部，開口的一端朝下）。此時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，在任何情況下，不可將助沸物在液體接近沸騰時(shí)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(yīng)當(dāng)重新加入助沸物，因?yàn)?一旦停止

9、操作后，溫度下降時(shí)，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(chǔ)裝置主要由蒸儲(chǔ)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(chǔ)裝置首先選擇蒸偶瓶的大小。一般是被蒸儲(chǔ)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(tái)上。在蒸儲(chǔ)燒瓶上安裝蒸儲(chǔ)頭，其豎口插入溫度計(jì)（分度值為0.1C,量程應(yīng)適合被蒸儲(chǔ)物的沸點(diǎn)范圍）。溫度計(jì)水銀球上端與蒸儲(chǔ)頭支管的下沿保持水平。蒸儲(chǔ)頭的支管依次連接直形冷凝管（注意冷凝管的進(jìn)水口應(yīng)在下方， 出水口應(yīng)在上方，鐵夾應(yīng)夾住冷凝管的中央，必須先連接好進(jìn)出口引水橡皮管后再用鐵夾固定 ）、接

10、引管、接受瓶（還應(yīng)再準(zhǔn)備12個(gè)已稱量的干燥、清潔的 接受瓶，以收集不同的儲(chǔ)分 ）。在安裝時(shí)，其程序一般是 由下（從加熱源）而上，由左（從蒸儲(chǔ)燒瓶）向右，依次連接。 有時(shí)還要根據(jù)接受瓶的位置（有時(shí)還顯得過低或過高），反過來調(diào)整蒸儲(chǔ)燒瓶與加熱源的高 度。在安裝時(shí)，可使用升降臺(tái)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(chǔ)裝置安裝完畢后，應(yīng)從三個(gè)方面檢查： 從正面看，溫度計(jì)、蒸儲(chǔ)燒瓶、熱源的中心軸線在同一條直線上，可簡(jiǎn)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(chǔ)瓶的中心軸線在同一平面上，可簡(jiǎn)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(chǔ)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(yán)密（否則會(huì)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(dòng)。能符合這些要求的蒸儲(chǔ)裝置將具有 實(shí)用、整齊、美觀、牢固的優(yōu)點(diǎn)。如果被蒸儲(chǔ)物質(zhì)易吸濕，應(yīng)在接引管的支管上連接一個(gè)氯化鈣管。如蒸儲(chǔ)易燃物質(zhì)（如乙酰等），則應(yīng)在接受管的支管上連接一個(gè)橡皮管引出室外，或引入水槽和下水道內(nèi)。當(dāng)蒸儲(chǔ)沸點(diǎn)高于140C的有機(jī)物時(shí)，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(chǔ)液體的沸點(diǎn)高出若干度，否則是不能將被蒸儲(chǔ)物蒸出的。熱浴溫度

12、比被蒸儲(chǔ)物的沸點(diǎn)高出愈多，蒸儲(chǔ)速度愈快。但加熱浴的溫度最高不能比沸點(diǎn)超過 30Co否則會(huì)導(dǎo)致瓶?jī)?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(diǎn)、易燃物時(shí)尤應(yīng)注意。過度加熱還會(huì)引起被蒸儲(chǔ)物的過熱分解。在蒸儲(chǔ)乙酰等低沸點(diǎn)易燃液體時(shí)，應(yīng)當(dāng)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(yīng)用添加熱水的方法，維持熱水浴的溫度。四、實(shí)驗(yàn)步驟檢查裝置的穩(wěn)妥性后，便可按下列程序進(jìn)行蒸儲(chǔ)操作。1. 力口入物料 將待蒸儲(chǔ)液體通過長頸玻璃漏斗由蒸儲(chǔ)頭上口傾入圓底燒瓶中（注意漏斗頸應(yīng)超過蒸儲(chǔ)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(jì)。2. 通冷去水仔細(xì)

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(dāng)?shù)臒嵩?，先用小火加?（以防蒸儲(chǔ)燒瓶因局部驟熱而炸裂 ），逐 漸增大加熱強(qiáng)度。當(dāng)燒瓶?jī)?nèi)液體開始沸騰，其蒸氣環(huán)到達(dá)溫度計(jì)汞球部位時(shí)， 溫度計(jì)的讀數(shù) 就會(huì)急劇上升，這時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)小加熱強(qiáng)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(shí)溫度計(jì)所顯示的溫度即為該液體的沸點(diǎn)。然后可適當(dāng)調(diào)節(jié)加熱強(qiáng)度， 控制蒸儲(chǔ)速度，以每秒儲(chǔ)出12滴為宜。4. 觀籟U沸點(diǎn)、收集8留液記下第一滴儲(chǔ)出液滴入接受器時(shí)的溫度。如果所蒸儲(chǔ)的液體中含有低沸點(diǎn)的前儲(chǔ)分，則需在蒸儲(chǔ)溫度趨于

14、穩(wěn)定后，更換接受器。記錄所需要的儲(chǔ)分開 始儲(chǔ)出和收集到最后一滴時(shí)的溫度，這就是該儲(chǔ)分的沸程（也叫沸點(diǎn)范圍）。純液體的沸程一般在l2C之內(nèi)。5. 停止蒸8留 當(dāng)維持原來的加熱溫度，不再有儲(chǔ)液蒸出時(shí)，溫度會(huì)突然下降，這時(shí)應(yīng)停止蒸儲(chǔ)。即使雜質(zhì)含量很少，也不要蒸干，以免燒瓶炸裂。蒸儲(chǔ)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先停止加熱， 待稍冷后再停通冷卻水。然后按照與裝配時(shí)相反的順序拆除蒸儲(chǔ)裝置。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：用蒸館法測(cè)無水乙醇的沸點(diǎn)和用蒸館法提純正丁醇實(shí)驗(yàn)用試劑藥品與儀器裝置：蒸儲(chǔ)燒瓶（50mL） 3個(gè)，直形冷凝管，蒸儲(chǔ)頭，接液管，溫度計(jì)，石蠟油浴，加熱熱源，量筒，漏斗。無水乙醇，正丁醇（工業(yè)級(jí)），沸石。六、注意事項(xiàng)：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(jí)易燃品，避免與明 火接觸。2. 蒸儲(chǔ)裝置要保持氣路暢通。各磨口連接一定要嚴(yán)密。1. 沸石為多孔物質(zhì)，受熱后能產(chǎn)生細(xì)小的空氣泡。在液體沸騰時(shí)，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(bǔ)加。否則，向正在加熱的液體中投人沸石，會(huì)因驟然增加汽化中 心而引起暴沸。如果蒸儲(chǔ)因故中途停止，在重新加熱前，必須補(bǔ)加新的沸石。先前的沸石， 因在冷卻時(shí)吸入了液休，已經(jīng)失效。2. 蒸儲(chǔ)裝置各器件連接的密閉