實(shí)驗(yàn)二熔點(diǎn)的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)二熔點(diǎn)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解熔點(diǎn)測(cè)定的意義。2.掌握熔點(diǎn)測(cè)定的操作方法。3.了解利用對(duì)純粹有機(jī)化合物的熔點(diǎn)測(cè)定校正溫度計(jì)的方法。4.掌握熱浴間接加熱技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理晶體化合物的固液兩態(tài)在大氣壓力下成平衡時(shí)的溫度稱為該化合物的熔點(diǎn)。純粹的固體有機(jī)化合物一般都有固定的熔點(diǎn),即在一定的壓力下,固液兩態(tài)之間的變化是非常敏銳的,自初熔至全熔(熔點(diǎn)范圍稱為熔程,溫度不超過0.5-1。如果該物質(zhì)含有雜質(zhì),則其熔點(diǎn)往往較純粹者為低,且熔程較長(zhǎng)。故測(cè)定熔點(diǎn)對(duì)于鑒定純粹有機(jī)物和定性判斷固體化合物的純度具有很大的價(jià)值。 蒸氣壓(1(2蒸氣壓(3物質(zhì)的溫度與蒸氣壓曲線圖T M蒸氣壓T MT M1(4雜質(zhì)的影

2、響1如果在一定的溫度和壓力下,將某物質(zhì)的固液兩相置于同一容器中,將可能發(fā)生三種情況:固相迅速轉(zhuǎn)化為液相;液相迅速轉(zhuǎn)化為固相;固相液相同時(shí)并存。上圖(1表示該物質(zhì)固體的蒸氣壓隨溫度升高而增大的曲線;上圖(2表示該物質(zhì)液體的蒸氣壓隨溫度升高而增大的曲線;上圖(3表示(1與(2的加合,由于固相的蒸氣壓隨溫度變化的速率較相應(yīng)的液相大,最后兩曲線相交于M處(只能在此溫度時(shí),此時(shí)固液兩相同時(shí)并存,它所對(duì)應(yīng)的溫度TM即為該物質(zhì)的熔點(diǎn)。上圖(4當(dāng)含雜質(zhì)時(shí)(假定兩者不形成固溶體,根據(jù)拉烏耳(Raoult定律可知,在一定的壓力和溫度條件下,在溶劑中增加溶質(zhì),導(dǎo)致溶劑蒸氣分壓降低(圖中M1L1,固液兩相交點(diǎn)M1即代

3、表含有雜質(zhì)化合物達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)的固液相平衡共存點(diǎn),TM1為含雜質(zhì)時(shí)的熔點(diǎn),顯然,此時(shí)的熔點(diǎn)較純粹者低。三、課堂內(nèi)容1.通過提問檢查學(xué)生預(yù)習(xí)情況(CAI課件預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)書預(yù)習(xí),提問內(nèi)容如下:(1什么是熔點(diǎn)? 測(cè)定熔點(diǎn)有何意義?(2什么是熔程?純凈的固體有機(jī)化合物的熔程是多少?物質(zhì)不純時(shí)熔點(diǎn)及熔程有何變化?(3測(cè)熔點(diǎn)時(shí)樣品為什么要研細(xì),裝實(shí)?(4油浴溫度下降多少時(shí)再換另一根樣品管?(5熔點(diǎn)管中裝樣品多少?(6當(dāng)接近熔點(diǎn)時(shí)加熱速度為多少?(7做本實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意什么?2.讓學(xué)生演示安裝及操作并講解。3.教師講解熔點(diǎn)測(cè)定儀的使用與操作方法及注意事項(xiàng)。四、課堂學(xué)生測(cè)試的樣品 五、儀器、藥品儀器:Thiele管;2

4、00溫度計(jì);熔點(diǎn)管、長(zhǎng)玻璃管(60cm;表面皿(中號(hào)、銼刀、切口軟木塞、膠塞、橡皮圈數(shù)字熔點(diǎn)儀、鑷子等。酒精燈藥品:未知物1苯甲酸;未知物2水楊酸;濃硫酸(熱載體;工業(yè)酒精六、實(shí)驗(yàn)步驟1.熔點(diǎn)管的制備(參見相關(guān)實(shí)驗(yàn)樣品粉末要研細(xì),取少許研細(xì)干燥的待測(cè)樣品于表面皿上,并聚成一堆。將熔點(diǎn)管開口向下插入樣品中,然后將熔點(diǎn)管開口向上輕輕在桌面上敲擊,使樣品進(jìn)入熔點(diǎn)管,再取約40cm的干凈玻璃管垂直臺(tái)面上,把熔點(diǎn)管上端自由落下,重復(fù)幾次使樣品填裝緊密均勻,以達(dá)到測(cè)熔點(diǎn)時(shí)傳熱迅速均勻的目的。樣品高度約2-3mm。裝好后去除沾在熔點(diǎn)管外的樣品,以免沾污熱浴。一次熔點(diǎn)測(cè)定一般同時(shí)裝好4根熔點(diǎn)管。對(duì)于易升華或易

5、吸潮的物質(zhì),裝好后立即把毛細(xì)管口用小火熔封。根據(jù)樣品的熔點(diǎn)選擇合適的加熱浴液。加熱溫度在140以下時(shí),選用液體石蠟或甘油。溫度低于220時(shí)可選用濃硫酸,因硫酸具有較強(qiáng)的腐蝕性,所以操作時(shí)應(yīng)注意安全。向b形管中加入浴液至支管之上1cm處。然后固定在鐵架臺(tái)上;毛細(xì)管底部應(yīng)位于溫度計(jì)水銀球中部,用橡皮圈或線繩將毛細(xì)管固定在溫度計(jì)上,橡皮圈不能浸入浴液;用b形管時(shí),溫度計(jì)的水銀球應(yīng)處于兩側(cè)的中部,不能接觸管壁。將已知樣品放入熱浴中,測(cè)定其熔點(diǎn),將測(cè)定值與文獻(xiàn)值對(duì)照,其差值即為校正系數(shù)。(1粗測(cè)若未知物的熔點(diǎn),應(yīng)先粗測(cè)一次。粗測(cè)加熱可稍快,升溫速率約5-6/min。到樣品熔化,記錄熔點(diǎn)的近似值。(2精確

6、測(cè)定測(cè)定前,先待熱浴溫度降至熔點(diǎn)約30以下,換一根樣品管,慢慢加熱,一開始5/min,當(dāng)達(dá)到熔點(diǎn)下約15時(shí),以1-2/min升溫,接近熔點(diǎn)時(shí),以0.2-0.3/min升溫,當(dāng)毛細(xì)管中樣品開始塌落和有濕潤(rùn)現(xiàn)象,出現(xiàn)下滴液體時(shí),表明樣品已開始熔化,為始熔,記下溫度,繼續(xù)微熱,至成透明液體,記下溫度為全熔。熔點(diǎn)測(cè)定至少要進(jìn)行2次,2次的數(shù)據(jù)應(yīng)一致。每次測(cè)定必須用新裝樣品的毛細(xì)管,不可用已測(cè)過熔點(diǎn)的樣品管。對(duì)于未知熔點(diǎn)的測(cè)定,可先以快速加熱粗測(cè),然后待浴液冷卻至熔點(diǎn)以下約30左右時(shí),再做精密的測(cè)定。通常在熔程為0.5-1.0時(shí)化合物則被認(rèn)為是純物質(zhì)。物質(zhì)熔點(diǎn)測(cè)定是有機(jī)化學(xué)工作者常用的一種技術(shù),所得的數(shù)

7、據(jù)可用來鑒定晶體的有機(jī)化合物并作為該化合物純度的一種指標(biāo)。七、裝置圖 八、注意事項(xiàng)1.實(shí)訓(xùn)完畢,待浴液冷卻后,將浴液倒回原瓶中,用濾紙擦去溫度計(jì)上的浴液冷卻后,用水沖洗,以免溫度計(jì)水銀球破裂。2.樣品要研細(xì)、裝實(shí),使熱量傳導(dǎo)迅速均勻。樣品高度2-3mm,沾附于管外粉末必須擦去,以免污染加熱浴液。3.控制升溫速度,開始稍快,當(dāng)傳熱液溫度距離該化合物熔點(diǎn)約10時(shí),調(diào)整火焰上升速度為1-2/min,愈接近熔點(diǎn),升溫速度愈慢,使0.2-0.3/min。4.儀器的裝配一般是從下向上,從左到右,先難后易逐個(gè)地裝配,拆卸時(shí),按照與裝配時(shí)相反的順序,逐個(gè)拆除。5.儀器用鐵夾牢固地夾住,不宜太松或太緊,鐵夾不能

8、與玻璃直接接觸,應(yīng)套上橡皮管,墊上石棉網(wǎng),需要加熱的儀器,應(yīng)夾住儀器受熱最低的位置,冷卻管則應(yīng)夾在中間部分。6.每個(gè)樣品測(cè)三次(粗測(cè)一次,細(xì)測(cè)兩次。7.注意觀察溫度計(jì)的溫度。8.油浴溫度下降30以下時(shí)更換另一根管。9.用熔點(diǎn)測(cè)定儀測(cè)熔點(diǎn)時(shí),取放蓋玻片和隔熱玻璃時(shí),一定要用鑷子夾持,嚴(yán)禁用手觸摸,以免燙傷(因熔點(diǎn)熱臺(tái)屬高溫部件。10.溫度超過250時(shí),濃硫酸發(fā)生白煙,防礙溫度的讀數(shù),在這種情況下,可在濃硫酸中加入硫酸鉀,加熱使成飽和溶液,然后進(jìn)行測(cè)定。11.在熱浴中使用的濃硫酸有時(shí)由于有機(jī)物掉入酸內(nèi)而變黑,防礙對(duì)樣品熔融過程的觀察,在這種情況下,可以加入一些硝酸鉀晶體,以除去有機(jī)物質(zhì)。九、熔點(diǎn)測(cè)

9、定可能產(chǎn)生誤差的因素1.熔點(diǎn)管不潔凈。如含有灰塵等,能產(chǎn)生4-10的誤差。例如,熔點(diǎn)管內(nèi)壁含有堿性物質(zhì),能催化醛或酮的羥醛縮合,或使糖類及其衍生物發(fā)生變旋作用,而使熔點(diǎn)降低,熔程變大;故熔點(diǎn)管必須潔凈。2.點(diǎn)管底未封好而產(chǎn)生漏管。檢查是否為漏管,不能用吹氣的方法,否則會(huì)使熔點(diǎn)管內(nèi)產(chǎn)生水蒸氣及其它雜質(zhì)。檢查的方法為:當(dāng)裝好樣品的毛細(xì)管浸入浴液后,發(fā)現(xiàn)樣品變黃或管底滲入液體,說明為漏管,應(yīng)棄去,另換一根。3.樣品粉碎不夠細(xì)。填裝不結(jié)實(shí),產(chǎn)生空隙,則不易傳熱,造成熔程變大。4.樣品不干燥或含有雜質(zhì)。根據(jù)拉烏耳(Raoult定律,會(huì)使熔點(diǎn)偏低,熔程變大。5.樣品量的多少也會(huì)影響。太少不便觀察,產(chǎn)生熔點(diǎn)偏低;太多會(huì)造成熔程變大,熔點(diǎn)偏高。6.升溫速度應(yīng)慢,讓熱傳導(dǎo)有充分的時(shí)間。升溫速度過快,熔點(diǎn)偏高。7.熔點(diǎn)管壁太厚,熱傳導(dǎo)時(shí)間長(zhǎng),會(huì)產(chǎn)生熔點(diǎn)偏高。歸納上述因素為四個(gè):(1熔點(diǎn)管規(guī)范(包括規(guī)格、管底封閉、潔凈等。(2樣品合格(包括干燥、粒度等。(3樣品填裝符合要求(量的多少、填充結(jié)實(shí)與否。(4升溫速度。十、實(shí)驗(yàn)要求1.準(zhǔn)確測(cè)試樣品的熔點(diǎn)。2.實(shí)驗(yàn)后上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。十一、討論題1.測(cè)定熔點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生誤差的因素有哪些?2.毛細(xì)管法與數(shù)字熔點(diǎn)儀法測(cè)熔點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么?3.兩個(gè)樣品的熔點(diǎn)相同,能否確定它們是同一種物質(zhì)?4.測(cè)定熔點(diǎn)時(shí),下列情況對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響?(1加