实验一有机化合物熔点和沸点的测定

实验一有机化合物熔点和沸点的测定一、有机化合物熔点的测定：（一）实验目的1．了解有机化合物熔点、沸点的概念、测定的原理及意义。2．掌握微量法测定熔点、沸点的操作技术。物质熔点的测定是有机化学工作者经常用的一种技术，所得的数据可用来鉴定晶状的有机化合物，并作为该化合物纯度的一种指标。测定的意义：可以鉴别未知的固态化合物和判断化合物的纯度。（二）熔点测定原理什么叫熔点——用物质的蒸气压与温度的关系理解。熔点的定义：固、液两态在标准大气压下达到平衡状态，即固相蒸气压与液相蒸气压相等时的温度。固态物质受热后，从开始熔化（初熔）至完全熔化（全熔）的温度范围就是该化合物的熔点（实际上是熔点范围。称为熔程或熔距。）测熔点时几个概念：始熔（初熔）、全熔、熔点距、物质纯度与熔点距关系。始熔（初熔）——密切注意熔点管中样品变化情况。当样品开始塌落，并有液相产生时（部分透明），表示开始熔化（初熔）,即记录为初溶温度t1。全熔——当固体刚好完全消失时（全部透明），则表示完全熔化（全熔）。记录温度t2。熔距或熔程——从初熔到全熔的温度范围。t1~t2为熔程。纯净物一般不超过0.5~10C化合物的熔点是指在常压下该物质的固—液两相达到平衡时的温度。但通常把晶体物质受热后由固态转化为液态时的温度作为该化合物的熔点。纯净的固体有机化合物一般都有固定的熔点。在一定的外压下，固液两态之间的变化是非常敏锐的，自初熔至全熔(称为熔程)纯净的固体有机化合物转化为液态时的温度不超过0.5-1℃。若混有杂质则熔点有明确变化，不但熔点距扩大，而且熔点也往往下降。因此，熔点是晶体化合物纯度的重要标志。有机化合物熔点一般不超过350℃，较易测定，故可借测定熔点来鉴别未知有机物和判断有机物的纯度。（三）熔点测定方法：1）显微熔点测定仪《实验化学》第二版书上P1042）数字熔点测定仪《实验化学》第二版书上P1053）双浴式熔点测定器《实验化学》第二版书上P1024）毛细管法测熔点，用b形管测熔点装置（本实验使用）及其它测定方法。（四）实验仪器及药品毛细管法测熔点，用b形管测熔点装置（本实验使用）（1）实验仪器：b形熔点测定管、玻璃管（30—40cm）、温度计、酒精灯、表面皿、毛细熔点管、指形管（沸点管）（2）药品：苯甲酸、尿素、苯甲酸加尿素混合物、酒精、测定物导热液为甘油——测定完毕需回收，请倒回原瓶中测定熔点装置图：（五）实验步骤及实验关键1．样品填装——将0.1~0.2克待测样品粉末（干燥、研碎迅速）放在干净的表面皿上聚成小堆，将毛细管开口垂直插入此小堆内将样品挤入毛细管中，在桌面上踮几下，再在玻璃管中自由落下十次左右，使样品填装结实、均匀、紧密，高度2~3mm为宜。（因测定时到了初熔时样品塌落下来，如果中间有空隙，会误认为样品塌落，造成测定偏差。）2．毛细管安装在与温度计用橡皮圈捆在一起，橡皮圈要在导热液面上，样品位于水银球的中部，导热液在b形管的上叉管处，导热液不宜加多，以免受热后膨胀溢出引起危险，另外避免毛细管飘浮，影响准确性。再通过开口像皮塞固定在b形管中心位置，温度计与样品毛细管位于b形管上下叉管中间，此处对流循环好，温度均匀。请见测定熔点装置图：3．小心加热b形管侧管底部，升温测定、加热升温速度：对于已知样品开始时升温可快些5~6℃/min，将近熔点10℃时，升温1~2℃/min，接近熔点时升温0.2~0.3℃/min，密切注意熔点管中样品变化情况。当样品开始塌落，并有液相产生时（部分透明），表示开始熔化（初熔），（此时应随时停止加热）当固体刚好完全消失时（全部透明），则表示完全熔化（全熔）。注意观察、做好记录。写出初熔t1~全熔t2及熔程。对于未知物需粗测一次，再精测二次。精测时方法照上述所进行。毛细管法测定熔点实验关键是：1、熔点管本身要干净，管壁不能太厚，封口要均匀。2、毛细管装入样品要均匀，紧密。3、装置要准确，达到一定位置。4、由于毛细管法是间接测熔点方法，所以加热升温速度是本实验的关键，应密切观察加热和熔化情况，当接近熔点10℃时升温速度一定要慢，应小于1~2℃/min；，注意观察温度变化。及时记下温度变化。5、每个样品至少填装两支毛细管，平行测定两次。对于未知物可以先粗测一次，再精测二次。两次测定结果误差不大于±10C6、测定下一个样品时让导热液慢慢冷却到样品近似熔点30℃以下左右，并换新的装有样品的毛细熔点管。7.使用熔点测定管装置测定熔点时,应注意哪些事项？(1)测定管口塞上的塞子应有缺口，使熔点测定管内与大气相通，避免测定管内的热浴液和空气由于受热时膨胀而冲开塞子或将测定管炸裂。(2)插在塞子上的温度计的刻度应面向塞子缺口，便于观察温度(3)温度计的水银球位于测定管的上下二侧管中间位置，因在此处加热对流循环好，温度均匀。(4)毛细管内的样品中心与温度计的水银球中心位于同一水平面，温度计所显示的温度与样品的温度最为接近。(5)导热液应装至测定管上侧管上方约1cm处。以免受热后膨胀溢出引起危险。另外，液面过高易引起毛细管熔点飘移，偏离温度计，影响测定的准确性。(6)在熔点测定管的下侧管的外缘底部处进行加热。可使热浴液在测定管内进行对流循环，加热对密度小的热浴液沿着较细的侧管向上移动。在管径较大的直管处进行热量交换，由于此处的热浴液较多，热浴液的温度较为均匀，就会减小实验误差，如果在其他部位加热，受热的热浴液会向两侧传递热量，直管处温度变化过于强烈，不利于样品测定。（五）数据记录和处理样品名称初熔温度/0C全熔温度/0C熔程/0C苯甲酸12尿素12混合物12二、有机化合物沸点的测定：（一）沸点测定原理什么叫沸点——当液体的蒸气压增大到与外界施于液面的总压力（通常是大气压力）相等时，就有大量气泡从液体内部逸出，即液体沸腾。这时的温度称为液体的沸点。通常所说的沸点是指在101.3kPa下液体沸腾时的温度。在一定外压下，纯液体有机化合物都有一定的沸点，而且沸点变化在1－3℃，若含有杂质，则溶剂的蒸气压降低，沸点随之下降，，沸程也扩大，沸点变化范围（沸程）将超过3－5℃，所以测定沸点是鉴定有机化合物和判断物质纯度的依据之一，是衡量物质纯度的一个标准。但是具有固定沸点的液态有机物不一定都是纯的有机物，因为某些有机物常与其它组分形成二元或三元的共沸混合物，它们也有一定的沸点。测定沸点常用的方法有常量法（蒸馏法）和微量法（沸点管法）两种。沸点测定装置图：见（二）实验步骤微量法（沸点管法）沸点的测定：方法一：取4～5滴待测样品滴入沸点管的外管中，将内管开口向下插入外管中，然后用小橡皮圈把沸点管附于温度计旁，小橡皮圈不能浸入导热液中，使装样品的中心位于温度计水银球的中部，再把该温度计的水银球位于b形管上下两叉管中间，然后加热。加热时由于气体膨胀，内管中会有小气泡缓缓逸出，当温度升到比沸点稍高时，管内会有一连串的小气泡快速而连续逸出，表明毛细管内压力超过了大气压。这时停止加热，使溶液自行冷却，气泡逸出的速度即渐渐减慢。在最后一气泡不再冒出并要缩回内管的瞬间记录温度，或者液体刚要进入毛细管、毛细管外液面与毛细管内液面等高时，即为毛细管内蒸气压与外界压力正好相等，此瞬间的温度即为该液体的沸点。待温度下降15～20℃后，可重新加热再测二次（3次所得温度数值不得相差±10C）方法二：取4～5滴待测样品滴入沸点管的外管中，将内管开口向下插入外管中，然后用小橡皮圈把沸点管附于温度计旁，小橡皮圈不能浸入导热液中，使装样品的中心位于温度计水银球的中部，一起浸入小烧杯内水浴中加热，并用搅拌器不断上下搅动，使水浴温度均匀。加热时由于气体膨胀，内管中会有小气泡缓缓逸出，当温度升到比沸点稍高时，管内会有一连串的小气泡快速而连续逸出，表明毛细管内压力超过了大气压。这时停止加热，使溶液自行冷却，气泡逸出的速度即渐渐减慢。在最后一气泡不再冒出并要缩回内管的瞬间记录温度，或者液体刚要进入毛细管、毛细管外液面与毛细管内液面等高时，即为毛细管内蒸气压与外界压力正好相等，此瞬间的温度即为该液体的沸点。待温度下降15～20℃后，可重新加热再测二次（3次所得温度数值不得相差±10C）按上述方法进行C2H5OH沸点测定并作出记录写出实验报告。（三）数据记录和处理沸点测定记录：测定沸点次数第一次第二次第三次乙醇沸点/0C平均值/0C（四）注意事项：1、加热不能太快，待测液体不宜太少，以防样品全部汽化。2、内管里的空气要尽量赶尽。3、观察要仔细及时。4、重新测定时应待导热液降温15~200C再测定下一次样品的沸点。各次测定误差不超过±10C（五）正规写出实验报告—实验目的、原理、方法步骤、有关数据填写、分析与讨论，并请画出熔点沸点测定装置图，并对每一步装置加以说明。习题：书上P1441、2、3、4、5、（第3题要写明熔点或沸点及熔程的影响）请预习下次实验：乙酸乙酯的合成