熔點(diǎn)及沸點(diǎn)測(cè)定

熔點(diǎn)及沸點(diǎn)測(cè)定熔點(diǎn)、沸點(diǎn)測(cè)定熔點(diǎn)的測(cè)定化合物的熔點(diǎn)是指在常壓下該物質(zhì)的固一液兩相達(dá)到平衡時(shí)的溫度。但通常把晶體物質(zhì)受熱后由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)時(shí)的溫度作為該化合物的熔點(diǎn)。純凈的固體有機(jī)化合物一般都有固定的熔點(diǎn)。在一定的外壓下，固液兩態(tài)之間的變化是非常敏銳的，自初熔至全熔（稱(chēng)為熔程）溫度不超過(guò)0.5-1°C。若混有雜質(zhì)則熔點(diǎn)有明確變化，不但熔點(diǎn)距擴(kuò)大，而且熔點(diǎn)也往往下降。因此，熔點(diǎn)是晶體化合物純度的重要指標(biāo)。有機(jī)化合物熔點(diǎn)一般不超過(guò)350C，較易測(cè)定，故可借測(cè)定熔點(diǎn)來(lái)鑒別未知有機(jī)物和判斷有機(jī)物的純度。識(shí)別未知物質(zhì)時(shí)，如果其熔點(diǎn)與已知物質(zhì)的熔點(diǎn)相同或相似，則不能將其視為同一物質(zhì)。它們需要混合以測(cè)量混合物的熔點(diǎn)。如果熔點(diǎn)保持不變，它們可以被視為同一種物質(zhì)。如果混合物的熔點(diǎn)降低，熔化范圍增大，則它們屬于不同的物質(zhì)。因此，混合熔點(diǎn)測(cè)試是測(cè)試熔點(diǎn)相同或相似的兩種有機(jī)物質(zhì)是否為同一種物質(zhì)的最簡(jiǎn)單方法。熔點(diǎn)裝置圖：沸點(diǎn)裝置圖：沸點(diǎn)的測(cè)定2、沸點(diǎn)測(cè)定由于分子運(yùn)動(dòng)，液體分子傾向于從表面逃逸，分子運(yùn)動(dòng)隨著溫度的升高而增加，然后在液體表面的上部形成蒸汽。當(dāng)分子從液體中逸出的速度等于分子從蒸汽返回液體的速度時(shí)，液體表面上的蒸汽達(dá)到飽和，稱(chēng)為飽和蒸汽。它施加在液體表面上的壓力稱(chēng)為飽和蒸汽壓。實(shí)驗(yàn)表明，液體的蒸汽壓只與溫度有關(guān)。也就是說(shuō)，液體在一定溫度下有一定的蒸汽壓。當(dāng)液體的蒸氣壓增大到與外界施于液面的總壓力（通常是大氣壓力）相等時(shí)，就有大量氣泡從液體內(nèi)部逸出，即液體沸騰。這時(shí)的溫度稱(chēng)為液體的沸點(diǎn)。沸點(diǎn)通常指液體在101.3kPa下沸騰的溫度。在一定的外壓下，純液體有機(jī)化合物具有一定的沸點(diǎn)，且沸點(diǎn)距離很小（0.5-1C）。因此，沸點(diǎn)的測(cè)定是鑒定有機(jī)化合物和判斷物質(zhì)純度的基礎(chǔ)之一。測(cè)定沸點(diǎn)有兩種常用方法：常量法（蒸餾法）和微量法（沸點(diǎn)管法）。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、熔點(diǎn)的測(cè)定毛細(xì)管法：o準(zhǔn)備熔點(diǎn)管：將毛細(xì)管截成6?8cm長(zhǎng)，將一端用酒精燈外焰封口（與外焰成40角轉(zhuǎn)動(dòng)加熱）。防止將毛細(xì)管燒彎、封出疙瘩。（思考題1）加載樣品：取0.1~0.2g預(yù)磨干燥樣品，堆放在干凈的表面皿上，將熔點(diǎn)管開(kāi)口的一端插入樣品堆中，重復(fù)幾次，少量樣品進(jìn)入熔點(diǎn)管。然后將熔點(diǎn)管放入約40cm的垂直玻璃管中，使樣品緊密堆積在熔點(diǎn)管的下端，重復(fù)多次，直到樣品高度約為2~3cm。每個(gè)樣品用2~3件包裝。（思考問(wèn)題2和思考問(wèn)題3）儀器裝置：將b形管固定于鐵架臺(tái)上，倒入液體石蠟做為浴液，其用量以略高于b形管的上側(cè)管為宜。（思考題4）將含有樣品的熔點(diǎn)管固定在溫度計(jì)下端的橡膠帶上（考慮問(wèn)題5），使包含樣品的熔點(diǎn)管的一部分位于汞球的中間。然后小心地將帶熔點(diǎn)管的溫度計(jì)通過(guò)缺口軟木塞插入B形管，使其與管同軸，并將溫度計(jì)的水銀球放AB形管中兩支管的中間。熔點(diǎn)測(cè)定：粗測(cè)：慢慢加熱b形管的支管連接處，使溫度每分鐘上升約5°C。觀察并記錄樣品開(kāi)始熔化時(shí)的溫度，此為樣品的粗測(cè)熔點(diǎn)，作為精測(cè)的參考。精密測(cè)量：當(dāng)鍍液溫度降至30C左右時(shí)，取出溫度計(jì)，更換另一個(gè)熔點(diǎn)管進(jìn)行精密測(cè)量。溫度上升可以稍微快一點(diǎn)。當(dāng)溫度從粗略測(cè)量的熔點(diǎn)上升到約10C時(shí)，控制火焰，使每分鐘的溫升不超過(guò)1C（思考問(wèn)題6和思考問(wèn)題7）。當(dāng)熔點(diǎn)管中的樣品開(kāi)始塌陷，出現(xiàn)濕滴和小液滴時(shí)，表明樣品開(kāi)始溶解。記錄此時(shí)的溫度，即樣品的初始熔化溫度。繼續(xù)加熱，直到所有固體消失并變成透明液體，然后記錄溫度，即樣品的完全熔化溫度（思考問(wèn)題8）。樣品的熔點(diǎn)表示為：t初始熔化~t完全熔化。實(shí)測(cè)：尿素（已知物，133?135C）、桂皮酸（未知物，132?133C），混合物（尿素一桂皮酸=1：1，100C左右）。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，粗測(cè)一次，精測(cè)兩次。2.沸點(diǎn)測(cè)定：用微量法測(cè)定沸點(diǎn)：沸點(diǎn)管的制備：沸點(diǎn)管由外管和內(nèi)管組成，夕卜管用長(zhǎng)7?8厘米、內(nèi)徑0.2?0.3cm的玻璃管將一端燒熔封口制得，內(nèi)管用市購(gòu)的毛細(xì)管截取3?4cm封其一端而成。測(cè)量時(shí)將內(nèi)管開(kāi)口向下插入外管中。沸點(diǎn)測(cè)定：取1?2滴待測(cè)樣品滴入沸點(diǎn)管的外管中（思考題9），將內(nèi)管插入外管中，然后用小橡皮圈把沸點(diǎn)附于溫度計(jì)旁，再把該溫度計(jì)的水銀球位于b形管兩支管中間，然后加熱。加熱時(shí)由于氣體膨脹，內(nèi)管中會(huì)有小氣泡緩緩逸出，當(dāng)溫度升到比沸點(diǎn)稍高時(shí)，管內(nèi)會(huì)有一連串的小氣泡快速逸出。這時(shí)停止加熱，使溶液自行冷卻，氣泡逸出的速度即漸漸減慢。在最后一氣泡不再冒出并要縮回內(nèi)管的瞬間記錄溫度，此時(shí)的溫度即為該液體的沸點(diǎn)，待溫度下降15?20°C后，可重新加熱再測(cè)一次（2次所得溫度數(shù)值不得相差1°C）。按上述方法進(jìn)行如下測(cè)定：ccl4沸點(diǎn)（76C）。六、預(yù)防措施o1.熔點(diǎn)管必須清潔。如果含有灰塵，則會(huì)產(chǎn)生4-10c的誤差。2.如果熔點(diǎn)管底部未密封，則會(huì)發(fā)生管道泄漏。樣品粉碎要細(xì)，填裝要實(shí)，否則產(chǎn)生空隙，不易傳熱，造成熔程變大。4.樣品不干燥或含有雜質(zhì)，會(huì)使熔點(diǎn)偏低，熔程變大。5.樣品量太少，觀察不到，熔點(diǎn)低；過(guò)多會(huì)導(dǎo)致熔化范圍變大，熔點(diǎn)偏高。6.加熱速度應(yīng)緩慢，以便有足夠的時(shí)間進(jìn)行熱傳導(dǎo)。加熱速度太快，熔點(diǎn)太高。7.如果熔點(diǎn)管壁太厚，導(dǎo)熱時(shí)間長(zhǎng)，熔點(diǎn)就會(huì)太高。7、思考問(wèn)題和測(cè)試問(wèn)題思考題1：如果毛細(xì)管沒(méi)有密封，會(huì)出現(xiàn)什么情況？思考題2：為什么需要用干凈的表面皿？問(wèn)題3：如果樣品管中的樣品未壓實(shí)，對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響？問(wèn)題4：為什么液體石蠟可以用作沐浴液？問(wèn)題5：橡皮筋在哪里？為什么？問(wèn)題6：如何控制火焰溫度？思考題7：接近熔點(diǎn)時(shí)升溫速度為何要控制得很慢？如升溫太快，有什么影響？問(wèn)題8：第一次和第二次測(cè)量熔點(diǎn)時(shí)，我們能使用已經(jīng)熔化的有機(jī)化合物嗎？為什么？問(wèn)題9：如果獲得更多或更少的樣品，對(duì)測(cè)定結(jié)果有什么影響？思考題答案：?jiǎn)栴}1的答案：液體石蠟將進(jìn)入毛細(xì)管，影響固體熔化的觀察。思考問(wèn)題2答案：防止雜質(zhì)混入毛細(xì)管，從而使熔點(diǎn)測(cè)量不準(zhǔn)確。對(duì)問(wèn)題3的回答：固體材料的不完全熔化會(huì)影響熔化范圍的觀察和熔點(diǎn)的判斷。思考問(wèn)題4答案：液體石蠟的沸點(diǎn)很高。思考題5答：橡皮圈要位于浴液面的上方。如果位于液面下，隨著溫度升高，橡皮圈會(huì)膨脹，毛細(xì)管會(huì)脫落，使實(shí)驗(yàn)失敗。思考題6答：酒精燈不時(shí)移開(kāi)，暫緩加熱。對(duì)問(wèn)題7的回答：如果溫度上升太快，材料將快速熔化，并且無(wú)法觀察到熔點(diǎn)距離。思考題8答：不可以，這是因?yàn)榈谝淮螠y(cè)過(guò)熔點(diǎn)后，有時(shí)有些物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生部分分解，有些會(huì)轉(zhuǎn)變成具有不同熔點(diǎn)的其它是水晶狀的。思考題9答：如果待測(cè)樣品取得過(guò)多，內(nèi)管內(nèi)液體壓力較大，會(huì)使得最后一個(gè)氣泡出來(lái)時(shí)不能真實(shí)反應(yīng)沸點(diǎn)溫度。如果樣品取得過(guò)少，有可能還沒(méi)測(cè)出沸點(diǎn)，液體就已經(jīng)揮發(fā)完了。測(cè)試問(wèn)題1化合物的熔點(diǎn)為（）。a.常壓下固液兩相達(dá)到平衡時(shí)的溫度b.任意常壓下固液兩相達(dá)到平衡時(shí)的溫度測(cè)試問(wèn)題2測(cè)定熔點(diǎn)的方法為（）。a.毛細(xì)管法b.熔點(diǎn)儀法c.蒸餾法d.分餾法測(cè)試問(wèn)題3測(cè)量熔點(diǎn)時(shí)，火焰加熱的位置（）。a.b形管底部b.b形管兩支管交叉處c.b形管上支管口處d.任意位置測(cè)試問(wèn)題4測(cè)量熔點(diǎn)時(shí)，溫度計(jì)水銀球的位置（）。a.b形管底部b.b形管兩支管中間處c.液面下任意位置測(cè)試問(wèn)題5測(cè)量熔點(diǎn)時(shí)，橡膠帶的位置（）。a.液面下b.液面上c.任意位置測(cè)試問(wèn)題6用微量法測(cè)量溫度計(jì)（）水銀球在沸點(diǎn)的位置。a.b形管底部b.b形管兩支管中間處c.液面下任意位置測(cè)試問(wèn)題7：用微量法測(cè)量橡膠帶（）在沸點(diǎn)處的位置。a.液面下b.液面上c.任意位置測(cè)試問(wèn)題8：如何放置熔點(diǎn)管（），用微量法測(cè)量沸點(diǎn)。a.不用封口，直接放入內(nèi)管中b.封口，封閉端向下放入內(nèi)管中c.封口，封閉端向上放入內(nèi)管中測(cè)試問(wèn)題9當(dāng)用微量法測(cè)量沸點(diǎn)時(shí)，應(yīng)記錄的沸點(diǎn)溫度為（）。a.內(nèi)管中第一個(gè)氣泡出現(xiàn)時(shí)的溫度b.內(nèi)管中有連續(xù)氣泡出現(xiàn)時(shí)的溫度c.內(nèi)管中最后一個(gè)氣泡不再冒出并要縮回時(shí)的溫度測(cè)試問(wèn)題10向揮發(fā)性液體中添加非揮發(fā)性溶質(zhì)（）a.對(duì)沸點(diǎn)無(wú)影響；b.沸點(diǎn)降低；c.沸點(diǎn)升高。測(cè)試問(wèn)題11以下陳述中的錯(cuò)誤是（）a、熔點(diǎn)是指物質(zhì)的固態(tài)與液態(tài)共存時(shí)的溫度b、純化合物的熔程一般介于0.5?1°Cc、測(cè)定熔點(diǎn)是測(cè)定固體化合物純度的一種方便有效的方法。D.初熔溫度是指固體物質(zhì)軟化時(shí)的溫度測(cè)試題12.下列說(shuō)法中正確的是（）a、 雜質(zhì)會(huì)增加熔點(diǎn)并延長(zhǎng)熔化距離b、 用石蠟油做油浴，不能測(cè)定熔點(diǎn)在200C以上的熔點(diǎn)c、毛細(xì)管內(nèi)有少量水，不必干燥d、用過(guò)的毛細(xì)管可重復(fù)測(cè)定測(cè)試問(wèn)題13熔化距離（熔化范圍）指化合物（）的溫差。a、初熔與終熔。b、室溫與初熔。c、室溫與終熔。d、文獻(xiàn)熔點(diǎn)與實(shí)測(cè)熔點(diǎn)。測(cè)試問(wèn)題14當(dāng)用毛細(xì)管法測(cè)量熔點(diǎn)時(shí)，使測(cè)定結(jié)果更高的因素有（）a、樣品裝得太緊b、加熱太快c、加熱太慢d、毛細(xì)管靠壁測(cè)試問(wèn)題15當(dāng)測(cè)量熔點(diǎn)時(shí)，如果存在以下條件，會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果？（1） 熔點(diǎn)管壁太厚。（2） 熔點(diǎn)管的底部沒(méi)有完全封閉，仍然有一個(gè)針孔。（3）熔點(diǎn)管不干凈。（4）樣品未完全干燥或含有雜質(zhì)。（5）樣品研得不細(xì)或裝得不緊密。（6）加熱太快。測(cè)試問(wèn)題16第一次測(cè)量熔點(diǎn)時(shí)已熔化的有機(jī)化合物能否第二次測(cè)量？為什么？答案：1.a2。ab3。b4。b5。b6。b7。b8。c9。c10。c11。d12。b13。a14。b15。答（1）管壁太厚，樣品加熱不均勻，熔點(diǎn)測(cè)量不準(zhǔn)確，熔點(diǎn)數(shù)據(jù)容易偏高，熔化范圍大。（2） 熔點(diǎn)管底部未完全封閉有一針孔，空氣會(huì)進(jìn)人，加熱時(shí)，可看到有氣泡從溶液中跑出接著溶液進(jìn)人，結(jié)晶很快熔化，也測(cè)不準(zhǔn)，偏低。（3） 熔點(diǎn)管不干凈是指樣品中有雜質(zhì)，導(dǎo)致測(cè)量熔點(diǎn)低，熔點(diǎn)范圍增大。（4） 樣品未完全干燥，內(nèi)有水分和其它溶劑，加熱，溶劑氣化，使樣品松動(dòng)熔化，也使所測(cè)熔點(diǎn)數(shù)據(jù)偏低，熔程加大.樣品含有雜質(zhì)的話(huà)情況同上。樣品未經(jīng)精細(xì)研磨和包裝。它含