實驗競賽培訓講課

1、常壓蒸餾提純液體化合物時，要加沸石的目的是（提供氣化中心，防止暴沸），因故重新蒸餾，必須再添加新鮮沸石。蒸餾時，應控制餾出液的流出速度為（1－2滴／秒）。如果餾出液易受潮分解，可以在接受器上連接一個（干燥管），以防止水蒸氣的侵入。針對沸點較高，且高溫易發(fā)生分解的液體化合物，應采取（減壓蒸餾）的方式提純該化合物?，F(xiàn)在是1頁\一共有27頁\編輯于星期三2、減壓蒸餾裝置主要由（蒸餾）、（測壓）、抽氣和安全保護四部分組成。其中安全保護部分，氫氧化鈉塔用來吸收（酸性氣體和水

），活性炭塔和塊狀石蠟用來吸收（有機氣體），氯化鈣塔用來吸收（水）。

現(xiàn)在是2頁\一共有27頁\編輯于星期三3、重結(jié)晶重結(jié)晶只適宜雜質(zhì)含量在（5％）以下的固體有機混合物的提純。從反應粗產(chǎn)物直接重結(jié)晶是不適宜的，必須先采取其他方法初步提純，例如（萃取、色譜法）等方法，再進行提純。用水為溶劑重結(jié)晶提純乙酰苯胺的主要步驟是（詳見實驗教材和實驗培訓方案中的實驗內(nèi)容部分）。若重結(jié)晶使用的溶劑易揮發(fā)，如乙醇、乙醚，則應在錐形瓶上加一個（回流）裝置，并選擇（熱水浴）作為熱源進行加熱。溶劑的用量可以這樣確定――在加熱沸騰時，在回流冷凝管上口處，視情況分批少量加入溶劑，直至恰好形成熱飽和溶液為止即可。析出晶體時，如果希望得到顆粒很小的晶體，則將濾液在（冷水浴中迅速冷卻并劇烈攪動），若希望得到均勻而較大的晶體，可將濾液在（室溫或保溫下靜置使之緩慢冷卻）。有時由于濾液中形成過飽和溶液而不析出晶體，可以通過用玻棒（摩擦器壁）或投入晶種等，使晶體迅速形成。有時被純化的物質(zhì)呈油狀析出會導致固化后固體不純。如：水重結(jié)晶提純乙酰苯胺時，往往會因為水量不足而形成乙酰苯胺－水的低熔物（油珠）。此時應繼續(xù)補加少量熱水，并不斷（攪拌），直至油狀物消失，不可認為是雜質(zhì)而將其舍去。

現(xiàn)在是3頁\一共有27頁\編輯于星期三為了把結(jié)晶從母液種分離出來，一般采用布氏漏斗進行抽氣過濾，要注意布氏漏斗下端的斜面要（正對）抽濾瓶的支管，在抽濾前先用少量溶劑把濾紙潤濕，（打開水泵將濾紙吸緊），然后（進行抽濾），防止固體在抽濾時自濾紙邊沿吸入瓶中。關閉水泵前，先將（抽濾瓶與水泵之間連接的橡皮管拆開）拆開，以免水倒流入吸濾瓶中。布氏漏斗中的晶體洗滌過程是先（停止抽氣），在晶體上加入少量（溶劑），用玻璃棒（小心攪動），使所有晶體潤濕，靜置后抽氣。現(xiàn)在是4頁\一共有27頁\編輯于星期三4、萃取適用于（從固體或液體混合物中提取出所需要的物質(zhì)）或（洗去混合物少量雜質(zhì)）。一般在使用分液漏斗前應（檢查塞子與活塞是否滲漏）后方可使用，關好活塞，加入要萃取的溶液和萃取劑，開始時，振搖要慢，并注意及時（放氣）以防出現(xiàn)噴液?，F(xiàn)在是5頁\一共有27頁\編輯于星期三5、測熔點純粹的固體有機化合物一般都有固定的熔點，在一定的壓力下，熔程不超過（0.5－1

）℃。如樣品中含有雜質(zhì)，則其熔點往往較純粹者（低），且熔程也較（長）。要測得準確的熔點，樣品一定要研細，在熔點管中裝入高約（2～3

）mm緊密結(jié)實的樣品，測定時，溫度計水銀球位于b形管（上下兩叉管口之間），裝好樣品的熔點管附于溫度計下端，使樣品的部分置于（水銀球側(cè)面中部）。開始時升溫速度可以較快，到距離熔點10-15℃時，調(diào)整火焰使每分鐘上升約（1～2

）℃。測定未知樣品的熔點時，可先進行一次（粗）測，確定熔點的大致范圍，然后平行精測2次。不可以使用第一次測定熔點時已經(jīng)熔化了的試料做第二次測定，因為（因為有時某些物質(zhì)會發(fā)生分解，有些物質(zhì)則可能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胁煌埸c的其它結(jié)晶體）。判斷熔點相同的兩個固體化合物是否為同一物質(zhì)的做法是（將兩中物質(zhì)等量混合后測定其熔點，若熔點下降說明是不同物質(zhì)；熔點不變則說明為相同物質(zhì)）?，F(xiàn)在是6頁\一共有27頁\編輯于星期三現(xiàn)在是7頁\一共有27頁\編輯于星期三6.測

折光率測折光率是化合物的特性常數(shù)。折光率的表示中，D是表示（以鈉燈的D線作光源），t是表示（與折光率相對應的溫度）。一般說，當溫度升高1oC，液體有機物的折光率就減?。?.5*10-4－5.5*10-4

）。測定液態(tài)化合物折光率的儀器是（Abbe折光）儀，它能測定的折光率的范圍是（1.3000－1.7000

）。Abbe折光儀使用前要用用丙酮洗滌棱鏡，而后用（

擦鏡

）紙擦干。必要時再用重蒸餾水或標準折光玻璃塊校正儀器。測定時，打開棱鏡，用滴管把待測液體2－3滴均勻地滴在磨砂面棱鏡上，要求液體無氣泡并（充滿視野

），關緊棱鏡。調(diào)節(jié)（反光鏡）使鏡內(nèi)視場明亮，轉(zhuǎn)動左面刻度盤，直到鏡內(nèi)觀察到有明暗分界線，若出現(xiàn)彩色光帶，則調(diào)節(jié)（色散旋鈕），使明暗界線清晰，再轉(zhuǎn)動左面刻度盤使分界線與（

“十”字的交點）重合，讀出折光率。平行測2次。測定結(jié)束，應使用（乙醇或丙酮輕輕擦洗）洗滌，擦鏡紙擦干后，在兩塊棱鏡之間夾一薄層（擦鏡）紙，以保養(yǎng)儀器?，F(xiàn)在是8頁\一共有27頁\編輯于星期三7、薄層色譜和柱色譜（TLC）是快速（分離）和定性（分析）少量物質(zhì)的一種重要技術。薄層色譜的吸附劑常用的是（硅膠）和氧化鋁。點樣前，先用鉛筆在薄層板上距一端（1cm

）處輕輕劃一橫線作為起始線，在起始線上點樣時，斑點直徑不易超過2mm，若在同一板上點幾個樣，樣點間距應為（1~1.5cm）。薄層色譜展開劑的選擇主要依據(jù)樣品的（極性）（溶解度）（吸附劑的活性）等因素?，F(xiàn)在是9頁\一共有27頁\編輯于星期三9、液體的干燥正丁醚可選用（無水氯化鈣）做干燥劑。具體步驟是(將分凈水的有機物轉(zhuǎn)入一干燥的三角燒瓶中，分批加入適量的干燥劑，振蕩片刻，靜止。觀察干燥是否完成

)。確定干燥已經(jīng)完全的標志是(一般干燥劑用量以搖動錐形瓶時，干燥劑可在瓶底自由移動

)和（一段時間后溶液澄清為宜

)?，F(xiàn)在是10頁\一共有27頁\編輯于星期三10、分餾裝置合成乙酰苯胺時，為什么要使用反應－分餾裝置，且分餾柱頂溫度要控制在105oC左右？（醋酸的沸點為118oC）（為了提高乙酰苯胺的產(chǎn)率，反應過程中必須不斷分出水，以打破平衡，使反應向著生成乙酰苯胺的方向進行。因水的沸點為100oC，反應物醋酸的沸點為118oC，且醋酸是易揮發(fā)性物質(zhì)，因此，為了達到要將水份除去，又不使醋酸損失太多的目的，必需使用分餾－反應裝置，同時控制分餾柱頂溫度在105oC左右

）?，F(xiàn)在是11頁\一共有27頁\編輯于星期三11、水蒸氣蒸餾安全管的作用是（通過觀察安全管中水面的高低，可以判斷整個水蒸氣蒸餾系統(tǒng)是否暢通，若水面上升很高，則說明有某一部分阻塞，這時應該立即旋開螺旋夾，移去熱源，拆下裝置進行檢查。）。怎樣判斷水蒸氣蒸餾是否完成（溜出液澄清透明，無明顯的有機物質(zhì)油珠時，即可斷定水蒸汽蒸餾結(jié)束，也可用盛有少量清水的錐形瓶或燒杯來接受溜出液，以此檢查溜出液是否有油珠存在。）?，F(xiàn)在是12頁\一共有27頁\編輯于星期三12.冷凝管的使用（1）實驗中常用冷凝管有哪些種類？各適用于什么場合？精制蒸餾正丁醚用何種類型的冷凝管？（正丁醚沸點為142℃）答：實驗中經(jīng)常使用的冷凝管有：直形冷凝管，球形冷凝管，空氣冷凝管及刺形分餾柱等。

直形冷凝管一般用于沸點低于140℃的液體有機化合物的沸點測定和蒸餾操作中；

空氣冷凝管可用沸點大于140℃的有機化合物的蒸餾。球形冷凝管一般用于回流反應即有機化合物的合成裝置中

(因其冷凝面積較大，冷凝效果較好)；現(xiàn)在是13頁\一共有27頁\編輯于星期三二、有機反應與反應裝置回流裝置是圓底燒瓶與球形冷凝管直接相連組成的一套裝置。球形冷凝管能將從燒瓶中上升的熱蒸汽快速冷卻凝聚成液體，重新回落到燒瓶中，從而達到減少或防止有機物在加熱時揮發(fā)，也使有機蒸汽出口遠離熱源而增加操作過程的安全性，主要應用包括以下三個方面:1、加熱有機物2、制備有機物飽和溶液（重結(jié)晶）3、反應裝置（如乙酸乙酯制備）（一）回流裝置現(xiàn)在是14頁\一共有27頁\編輯于星期三（二）回流-吸收裝置回流吸收裝置是對產(chǎn)生鹵化氫、氮、硫氫化物等有毒氣體的反應，回流冷凝管頂端必須與毒氣吸收裝置相連防治毒氣外溢，若反應能產(chǎn)生易揮發(fā)可燃物質(zhì)時，也需要在回流冷凝管頂端另用導管相連，通入下水道或室外，防止可燃性氣體在室內(nèi)積聚而發(fā)生事故。判斷這類反應進行程度的辦法：觀察反應體系中產(chǎn)生氣泡的速度，若無氣體產(chǎn)生，主反應已完成。實例：由醇制備鹵代烴、己二酸制備（硝酸氧化法）現(xiàn)在是15頁\一共有27頁\編輯于星期三（三）回流干燥裝置回流干燥裝置是對于反應物、催化劑、產(chǎn)物之一能與水反應時，不僅要求反應物、試劑、儀器在實驗前進行干燥處理，也要保持在反應過程中，外界水蒸氣不進入反應體系，因此在回流冷凝管頂端與裝有干燥劑的干燥管相連，例如：格氏試劑制備，安裝時要注意干燥劑要疏松透氣，防止過分緊密使反應體系成為密閉體系留下安全隱患。對于既要干燥無水又有毒氣產(chǎn)生的反應，則可在干燥管后再接毒氣吸收裝置，安裝和操作注意點類同.現(xiàn)在是16頁\一共有27頁\編輯于星期三（四）回流分水裝置回流分水裝置是在回流裝置的燒瓶與回流冷凝管之間插入一個油水分離器，使回流液先滴入油水分離器后再回流到燒瓶中，這套裝置最適合于原料和產(chǎn)物都不溶于水，但有水生成的可逆反應。例：正丁醚的制備。借油水分離器將水蒸出，減少產(chǎn)物的濃度，使可逆平衡向產(chǎn)物方向移動，對反應物之中有可溶于水的物質(zhì)時，可以通過計算用過量可溶性反應物和加入帶水劑，應用回流分水器裝置控制反應，所謂分水劑就是該物質(zhì)可與水形成低恒沸混合物，降低蒸出水的溫度，減少其它物質(zhì)蒸出。例：苯甲酸乙酯制備?；亓鞣炙b置可借蒸出水的量判斷反應進行程度?，F(xiàn)在是17頁\一共有27頁\編輯于星期三（五）回流提取裝置回流提取裝置如脂肪提取器，是從固體物質(zhì)中提取有機物的重要方法之一，原理是溶劑蒸汽在回流冷凝管中回流首先滴到被提取固體物質(zhì)上使固體物質(zhì)中被提取成份溶解在溶劑中，再流回圓底燒瓶，這一過程蒸發(fā)的是純?nèi)軇骰責康氖侨芙饬吮惶崛∥锏娜軇?，通過溶劑循環(huán)達到用有限的溶劑將固體物質(zhì)中的被提取物完全被提取出來?，F(xiàn)在是18頁\一共有27頁\編輯于星期三（六）蒸餾裝置―――反應蒸出裝置蒸餾裝置是將燒瓶中產(chǎn)生的熱蒸汽通蒸餾頭流入冷凝管，冷凝成液體的裝置，這套裝置可以用來測定沸點（被蒸出液體的沸點），也可用于分離合提純有機物，還能用作反應裝置，形成反應蒸出裝置，應用于產(chǎn)物之一為低沸點物質(zhì)的可逆反應，通過反應蒸出產(chǎn)物促使可逆反應平衡向產(chǎn)物方向移動來控制反應的進行。例：乙酸乙酯的制備。若低沸點產(chǎn)物與反應物的沸點相差不大時，可采用回流蒸出裝置使沸點稍高的原料回流重新參加反應。現(xiàn)在是19頁\一共有27頁\編輯于星期三（七）分餾裝置分餾裝置是在蒸餾裝置的燒瓶與蒸餾頭之間安裝分餾柱，這樣上升的熱蒸汽先進入分餾柱并在分餾柱中不斷與回流的冷凝液發(fā)生熱量交換和物質(zhì)的交換，最終使沸點相差不大的低沸點組分被蒸出，用來分離沸點相差不太大的混合物?，F(xiàn)在是20頁\一共有27頁\編輯于星期三（八）滴加回流裝置滴加回流裝置指在燒瓶一口裝回流裝置外（含回流、回流吸收、回流干燥等）另一磨口接恒壓漏斗，將反應物或反應之一逐滴滴加到反應體系中，來控制反應的進行。尤其是以下特征的反應，必須選用滴加回流裝置：1、反應物活性較大，為了使反應平穩(wěn)進行采用滴加以控制活性大的物質(zhì)的濃度，以達到控制整個反應的目的。2、強放熱反應。為了使反應熱能有效向環(huán)境擴散，防止發(fā)生事故，需控制反應物濃度來使反應熱量的逐點釋放，達到控制反應的目的。3、控制副反應或二次反應發(fā)生，對反應物之一能與產(chǎn)物反應時，除了嚴格控制反應條件外，還要控制好該反應物在反應體系的濃度，而采用滴加方法，如格氏試劑制備時，若采用將鎂投入鹵代烴中，則鎂與鹵代烴反應生成的格氏試劑也與鹵代烴反應生成烴。因此需采用將鹵代烴滴入到鎂的醚溶液中，在其基本反應完以后，再滴加以控制鹵代烴的濃度，減少副反應發(fā)生?，F(xiàn)在是21頁\一共有27頁\編輯于星期三4、控制過量在實施可逆反應時，有時也采用反應物之一過量的方法控制反應。一般采用較便宜的物質(zhì)為主，使較貴的物質(zhì)比較完全轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物而降低成本過量其含義包括兩個方面，其一是用量上過量，其二在操作技術上將有限的過量的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成數(shù)量上的絕對過量，如乙酸乙酯制備將1：1的反應物滴加到乙醇－硫酸溶液中，達到乙醇的最大程度過量，獲得最大收益。5、滴加蒸餾或分餾若在分離混合物時，其成分之一在沸點時雖穩(wěn)定，但不能長時間加熱，而蒸餾或分餾的量又較大，就可選用小的二口或三口瓶，采用邊滴加邊蒸餾或分餾的辦法，使滴入的少量液體在燒瓶中立即氣化進入冷凝管或分餾柱，防止長時間加熱而發(fā)生變化?，F(xiàn)在是22頁\一共有27頁\編輯于星期三（九）攪拌裝置攪拌器是有機實驗中常用儀器之一，與回流滴加組合成反應裝置，在以下三種情況下需安裝：1、在異相反應中為了增加反應物之間相互接觸，以加快反應的進程，尤其兩相互不相溶的液體時靠振蕩很難有效，必須用攪拌器。2、強放熱反應。為了使熱量能盡快向環(huán)境傳遞，防止局部過熱而誘發(fā)副反應或事故，必須采用攪拌器。3、反應體系的粘度。反應體系的粘度不僅影響反應物之間可接觸，也影響熱量擴散和小分子物質(zhì)的揮發(fā)，故一般需要攪拌?？傊當嚢枥诜磻镏g的接觸，防止反應體系中局部過熱或局部過濃。及在縮和反應時能促使小分子逸出等，達到控制反應的目的。現(xiàn)在是23頁\一共有27頁\編輯于星期三三、有機混合物的分離提純有機混合物的分離和提純，包括三個不同層次的內(nèi)容：半微量法合成產(chǎn)物混合物的分離和提純已知組分混合物的分離和提純未知物的分離和提純其中第三個問題最難，解決這個問題需要積累許多知識和經(jīng)驗，設計很多方面，本專題就陳述第一和第二個問題的解決方法。現(xiàn)在是24頁\一共有27頁\編輯于星期三半微量法合成產(chǎn)物混合物的分離和提純：對于一個已知反應產(chǎn)物的混合物而言，其主要組分包括產(chǎn)物、副產(chǎn)物、原料、催化劑、溶劑；他們的狀態(tài)，理化性質(zhì)都要查到，這就為制定分離程序提供了方便。由于半微量反應的產(chǎn)物量不多，因此通常采用水蒸氣蒸餾和水洗方法洗去絕大多數(shù)雜質(zhì)，后經(jīng)干燥得較純得產(chǎn)物，再將含少量雜質(zhì)的產(chǎn)物通過重結(jié)晶（固態(tài)產(chǎn)物）或蒸餾（液態(tài)產(chǎn)物）進一步精制提純。一般不采用分餾，因為分餾柱要粘留數(shù)毫升有機