毛細(xì)管法測(cè)定樣品的熔點(diǎn)

1、新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教案首頁(yè)授課教師姓名及職稱:一、實(shí)驗(yàn)名稱毛細(xì)管法測(cè)定樣品的熔點(diǎn)二、授課對(duì)象臨床醫(yī)學(xué)授課形式實(shí)驗(yàn)教學(xué)三、教學(xué)目標(biāo)1 了解固態(tài)有機(jī)化合物熔點(diǎn)測(cè)定的原理和意義。2 掌握毛細(xì)管法測(cè)定熔點(diǎn)的操作方法。四、教學(xué)內(nèi)容1 實(shí)驗(yàn)原理2 毛細(xì)管的制備，樣品裝填3 .測(cè)定熔點(diǎn)的裝置4 .熔點(diǎn)測(cè)定五、教學(xué)安排與課時(shí)分配1 .講解演示35 min2 .學(xué)生操作教師輔導(dǎo)85min六、授課重點(diǎn)熔點(diǎn)定義、毛細(xì)管法測(cè)定樣品熔點(diǎn)的原理以及裝置的搭建七、考前須知1 毛細(xì)管要封的嚴(yán)、薄、直；2 樣品一定要研得極細(xì)，裝得結(jié)實(shí)；3 安裝注意兩個(gè)中心一個(gè)根本點(diǎn)4 換新的樣品管前浴液溫度要先降至低于溶點(diǎn)30 C八、授

2、課方法教師示范講述，學(xué)生動(dòng)手操作九、使用教材?醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)?自編教材十、教研室審查意見(jiàn)主任簽字新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院化學(xué)教研室實(shí)驗(yàn)毛細(xì)管法測(cè)定樣品的熔點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解固態(tài)有機(jī)化合物熔點(diǎn)測(cè)定的原理和意義。2 掌握毛細(xì)管法測(cè)定熔點(diǎn)的操作方法。二、實(shí)驗(yàn)原理可能發(fā)生三種情況:圖物質(zhì)溫度與蒸氣壓曲線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，IS ； sTI ； I、s 并存。為了決定在某一溫度時(shí)哪一種情況占優(yōu)勢(shì)， 我們可從物 質(zhì)的蒸氣壓與溫度的關(guān)系曲線來(lái)理解見(jiàn)右圖。圖中MS為固體的蒸氣壓和溫度的關(guān)系曲線， LM為液體的蒸氣壓與溫度的關(guān)系曲線，由于固相的蒸氣壓隨溫度變化的速率較相應(yīng)液相大，使兩

3、條曲線在 M點(diǎn)相交，在此溫度時(shí)，固液 兩相同時(shí)并存，此時(shí)的溫度Tm即為該物質(zhì)的熔點(diǎn)。熔點(diǎn)的定義應(yīng)為在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下物質(zhì)的固態(tài)與液態(tài)成平衡時(shí)的溫度。通常將結(jié)晶物質(zhì)加熱到一定的溫度時(shí)，即從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，此時(shí)的溫度可視為該物質(zhì)的熔點(diǎn)。只有T=Tm時(shí)，固液兩相的蒸氣壓才是一致的，此時(shí)固液兩相可同時(shí)并存，一旦溫度超 過(guò)Tm,甚至只有幾分之一度時(shí)，如有足夠的時(shí)間，固體就可全部轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。這就是純粹 晶體物質(zhì)之所以有固定和敏銳熔點(diǎn)的原因。純粹固體有機(jī)化合物一般都有固定的熔點(diǎn)一般不超過(guò)350 C,較易測(cè)定，而且從初熔到全熔的溫度范圍熔程不超過(guò)0.51 C，固液兩態(tài)之間的變化非常敏銳。當(dāng)試樣含有 雜質(zhì)時(shí)，不僅熔

4、點(diǎn)降低，而且熔程也會(huì)增大。 因此通過(guò)測(cè)定熔點(diǎn)可以檢驗(yàn)固體有機(jī)化合物的 純度，同時(shí)根據(jù)熔程長(zhǎng)短又可定性地判斷該化合物的純度。當(dāng)有雜質(zhì)存在時(shí)假定兩者不成固熔體，根據(jù)拉烏爾Raoult 定律可知，在一定的壓力和溫度下，在溶劑中增加溶質(zhì)的摩爾數(shù)，會(huì)導(dǎo)致溶劑蒸氣分壓降低因此該化合物的熔點(diǎn) 要比純粹物低。在鑒定某未知物時(shí)，如測(cè)得其熔點(diǎn)和某物的熔點(diǎn)相同或相近時(shí)，不能認(rèn)為它們?yōu)橥晃镔|(zhì)。還需把它們混合，測(cè)該混合物的熔點(diǎn)，假設(shè)熔點(diǎn)仍不變，才能認(rèn)為它們?yōu)橥晃镔|(zhì)。 假設(shè)混合物熔點(diǎn)降低，熔程增大，那么說(shuō)明它們屬于不同的物質(zhì)。故此種混合熔點(diǎn)試驗(yàn)，是檢驗(yàn) 兩種熔點(diǎn)相同或相近的有機(jī)物是否為同一物質(zhì)的最簡(jiǎn)便方法雖然混合熔點(diǎn)

5、的測(cè)定， 由于少數(shù)例外情況而不絕對(duì)可靠，但對(duì)于鑒定有機(jī)化合物仍有很大的實(shí)用價(jià)值。三、實(shí)驗(yàn)用品b形管、溫度計(jì)、玻璃管內(nèi)徑 8 mm，長(zhǎng)約400 mm 、毛細(xì)管、外表皿、酒精燈、二 苯胺四、實(shí)驗(yàn)步驟1 熔點(diǎn)管的制備取一內(nèi)徑約1 mm，長(zhǎng)約100 mm潔凈毛細(xì)管，以斜向下 45度的角度將其一端對(duì)著酒 精燈穩(wěn)定火焰的邊沿，邊加熱，邊均勻旋轉(zhuǎn)，使其融合封閉。要求封閉要嚴(yán)、薄、直。2 裝填樣品取0.10.2 g樣品，置于干凈的外表皿上，用玻璃棒將其研磨成粉末并聚成一堆。將熔點(diǎn)管開(kāi)口端向下插入粉末堆中， 使少量試樣擠入熔點(diǎn)管內(nèi)，然后將熔點(diǎn)管倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)， 在桌面上輕輕敲擊，使粉末落到管底。再取一根長(zhǎng)約400 m

6、m的潔凈玻璃管或空氣冷凝管，直立于另一干凈的外表皿上， 將裝有樣品的熔點(diǎn)管開(kāi)口向上，從玻璃管中自由落下， 使樣品顛實(shí)。重復(fù)上述操作，直至熔點(diǎn)管底部緊密地填裝23 mm高的試樣為止。操作要迅速，以免樣品受潮。最后用紙拭去沾在管外的樣品粉末，以免玷污加熱溶液。要測(cè)得準(zhǔn)確的熔點(diǎn)，樣品一定要研得極細(xì)，裝得結(jié)實(shí)，使熱量的傳導(dǎo)迅速均勻。有些蠟狀化合物很難裝緊，只好選用較粗約 2 mm左右的毛細(xì)管。有些樣品容易升華，此時(shí)應(yīng) 將裝好樣的熔點(diǎn)管的上口也封住。毛細(xì)管測(cè)定熔點(diǎn)裝置3 .測(cè)定熔點(diǎn)的裝置如右圖溫度計(jì)刻度應(yīng)向軟木塞缺口處，以便觀察溫度。調(diào)節(jié)溫度計(jì)的位置，使其水銀球位于b形管上、下側(cè)口的中部。將熔點(diǎn)管用橡皮

7、圈不能浸入浴液緊固在溫度計(jì)上，使樣品位于水銀 球中部。往b形管中參加浴液液面稍高于上側(cè)口的上沿即可。 最后將溫度計(jì)連同裝有樣品的熔點(diǎn)管輕輕地插入b形管的浴液中。浴液是指用來(lái)間接加熱的傳熱液體，應(yīng)具有沸點(diǎn)較高、揮發(fā)性甚小、在受熱時(shí)較為穩(wěn)定等特點(diǎn)。一般所選浴液的沸點(diǎn)要比被測(cè)物熔點(diǎn)高20 C以上。樣品熔點(diǎn)在90 C以下的可采用水做浴液，水價(jià)廉、易傳熱、透明性好、污染??；樣品熔點(diǎn)在220 C以下的可采用液體石蠟或濃硫酸做浴液。液體石蠟較平安，但易變黃；濃硫酸價(jià)廉， 易傳熱，但腐蝕性強(qiáng)，有機(jī)物或其它雜質(zhì)與其接觸，硫酸的顏色會(huì)變黑，有礙熔點(diǎn)的觀察，此時(shí)可酌加少許硝酸鉀晶體，共熱后使之褪色。使用濃硫酸尤其是

8、熱濃硫酸時(shí)應(yīng)特別小心，以防其灼傷皮膚。白礦油是碳原子數(shù)比液體石蠟多的烴，可加熱到280 C不變色。還可用植物油、硫酸與硫酸鉀的混合物、磷酸、甘油、硅油等作浴液。4測(cè)定二苯胺熔點(diǎn)一般測(cè)熔點(diǎn)每個(gè)樣品至少測(cè)兩次粗測(cè)：用酒精燈在b形管下側(cè)管部位緩緩加熱，使溫度每分鐘上升約 56 C,觀察試樣 的變化，測(cè)定一個(gè)近似熔點(diǎn)。然后移開(kāi)火源，精測(cè)：使溫度降至低于近似熔點(diǎn)30 C左右，連同塞子一起取出溫度計(jì)，換一支新的裝有樣品的熔點(diǎn)管，插入 b 形管中，稍停片刻，使溫度計(jì)、熔點(diǎn)管及浴液溫度平衡。開(kāi)始時(shí)加 熱速度可稍快，待溫度距離近似熔點(diǎn)約10 C時(shí)，調(diào)整加熱火焰，使溫度以每分鐘12 C的速度緩慢而均勻地上升。正確

9、控制加熱速度是測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵。記下樣品開(kāi)始塌落并有液相產(chǎn)生初熔和樣品固相完全消失全熔時(shí)的溫度，即為 被測(cè)樣品的熔點(diǎn)。 熔點(diǎn)管中的樣品只能測(cè)一次，不允許將其冷卻固化后再做第二次測(cè)定。 因?yàn)橛袝r(shí)某些物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生局部分解，有些會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胁煌埸c(diǎn)的其他結(jié)晶形式五、結(jié)論經(jīng)測(cè)定二苯胺的熔點(diǎn)為：熔程為：六、考前須知：1毛細(xì)管要封的嚴(yán)、薄、直；2樣品一定要研得極細(xì)，裝得結(jié)實(shí)；3安裝 “兩個(gè)中心一個(gè)根本點(diǎn) ；4廢樣品管及火材棒扔到垃圾桶中。5接近熔點(diǎn)時(shí)加熱速度一定要減慢。七、思考題1 測(cè)熔點(diǎn)時(shí)，假設(shè)有以下情況將產(chǎn)生什么結(jié)果？1熔點(diǎn)管壁太厚。2熔點(diǎn)管底部未完全封閉，尚有一針孔。3熔點(diǎn)管不潔凈。 4 樣品未

10、完全枯燥或含有雜質(zhì)。5樣品研得不細(xì)或裝得不緊密。6加熱太快。 答 : 1管壁太厚樣品受熱不均勻，熔點(diǎn)測(cè)不準(zhǔn)，熔點(diǎn)數(shù)據(jù)易偏高，熔程大。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)管不潔凈，等于樣品中有雜質(zhì)，致使測(cè)得熔點(diǎn)偏低，熔程加大。4樣品未完全枯燥，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)的話情況同上。5樣品研得不細(xì)和裝得不緊密，里面含有空隙，充滿空氣，而空氣導(dǎo)熱系數(shù)小傳熱 慢，會(huì)使所測(cè)熔點(diǎn)數(shù)據(jù)偏高熔程大。6加熱太快，升溫大快，會(huì)使所測(cè)熔點(diǎn)數(shù)據(jù)偏高，熔程大，所以加熱不能太快。這 一方面是為了保證有充分的時(shí)間讓