实验二熔点的测定 一、实验目的
1.了解熔点测定的意义。 2.掌握熔点测定的操作方法。
3.了解利用对纯粹有机化合物的熔点测定校正温度计的方法。 4.掌握热浴间接加热技术。 二、实验原理
晶体化合物的固液两态在大气压力下成平衡时的温度称为该化合物的熔点。纯粹的固体有机化合物一般都有固定的熔点,即在一定的压力下,固液两态之间的变化是非常敏锐的,自初熔至全熔(熔点范围称为熔程,温度不超过0.5-1℃。如果该物质含有杂质,则其熔点往往较纯粹者为低,且熔程较长。故测定熔点对于鉴定纯粹有机物和定性判断固体化合物的纯度具有很大的价值。
蒸气压 (1(2 蒸气压 (3
物质的温度与蒸气压曲线图 T M 蒸气压 T M T M1 (4杂质的影响 1
如果在一定的温度和压力下,将某物质的固液两相置于同一容器中,将可能发生三种情况:固相迅速转化为液相;液相迅速转化为固相;固相液相同时并存。
上图(1表示该物质固体的蒸气压随温度升高而增大的曲线; 上图(2表示该物质液体的蒸气压随温度升高而增大的曲线; 上图(3表示(1与(2的加合,由于固相的蒸气压随温度变化的速率较相应的液相大,最后两曲线相交于M处(只能在此温度时,此时固液两相同时并存,它所对应的温度TM即为该物质的熔点。
上图(4当含杂质时(假定两者不形成固溶体,根据拉乌耳(Raoult定律可知,在一定的压力和温度条件下,在溶剂中增加溶质,导致溶剂蒸气分压降低(图中M1L’1,固液两相交点M1即代表含有杂质化合物达到熔点时的固液
相平衡共存点,TM1为含杂质时的熔点,显然,此时的熔点较纯粹者低。
三、课堂内容
1.通过提问检查学生预习情况(CAI课件预习及实验书预习,提问内容如下:
(1什么是熔点? 测定熔点有何意义?
(2什么是熔程?纯净的固体有机化合物的熔程是多少?物质不纯时
熔点及熔程有何变化?
(3测熔点时样品为什么要研细,装实? (4油浴温度下降多少时再换另一根样品管? (5熔点管中装样品多少? (6当接近熔点时加热速度为多少? (7做本实验时应注意什么? 2.让学生演示安装及操作并讲解。
3.教师讲解熔点测定仪的使用与操作方法及注意事项。 四、课堂学生测试的样品
五、仪器、药品
仪器:①Thiele管;②200℃温度计;③熔点管、长玻璃管(60cm;④表
面皿(中号、锉刀、切口软木塞、胶塞、橡皮圈⑤数字熔点仪、镊子等。⑥酒精灯
药品:未知物1苯甲酸;未知物2水杨酸;浓硫酸(热载体;工业酒精 六、实验步骤
1.熔点管的制备(参见相关实验 2.向熔点管填装样品
样品粉末要研细,取少许研细干燥的待测样品于表面皿上,并聚成一堆。将熔点管开口向下插入样品中,然后将熔点管开口向上轻轻在桌面上敲击,使样品进入熔点管,再取约40cm的干净玻璃管垂直台面上,把熔点管上端自由落下,重复几次使样品填装紧密均匀,以达到测熔点时传热迅速均匀的目的。样品高度约2-3mm。装好后去除沾在熔点管外的样品,以免沾污热浴。一次熔点测定一般同时装好4根熔点管。对于易升华或易吸潮的物质,装好后立即把毛细管口用小火熔封。
3.热浴的选择与装配仪器
根据样品的熔点选择合适的加热浴液。加热温度在140℃以下时,选用液体石蜡或甘油。温度低于220℃时可选用浓硫酸,因硫酸具有较
强的腐蚀性,
所以操作时应注意安全。
向b形管中加入浴液至支管之上1cm处。然后固定在铁架台上;毛细管底部应位于温度计水银球中部,用橡皮圈或线绳将毛细管固定在温度计上,橡皮圈不能浸入浴液;用b形管时,温度计的水银球应处于两侧的中部,不能接触管壁。
4.校正温度计
将已知样品放入热浴中,测定其熔点,将测定值与文献值对照,其差值即为校正系数。
5.测定 (1粗测
若未知物的熔点,应先粗测一次。粗测加热可稍快,升温速率约5-6℃/min。到样品熔化,记录熔点的近似值。
(2精确测定
测定前,先待热浴温度降至熔点约30℃以下,换一根样品管,慢慢加热,一开始5℃/min,当达到熔点下约15℃时,以1-2℃/min升温,接近熔点时,以0.2-0.3℃/min升温,当毛细管中样品开始塌落和有湿润现象,出现下滴液体时,表明样品已开始熔化,为始熔,记下温度,继续微热,至成透明液体,记下温度为全熔。
①熔点测定至少要进行2次,2次的数据应一致。每次测定必须用新装样品的毛细管,不可用已测过熔点的样品管。对于未知熔点的测定,可先以快速加热粗测,然后待浴液冷却至熔点以下约30℃左右时,再做精密的测定。
②通常在熔程为0.5-1.0℃时化合物则被认为是纯物质。 ③物质熔点测定是有机化学工作者常用的一种技术,所得的数据可用来鉴定晶体的有机化合物并作为该化合物纯度的一种指标。
七、装置图
八、注意事项
的浴液冷却后,用水冲洗,以免温度计水银球破裂。
1.实训完毕,待浴液冷却后,将浴液倒回原瓶中,用滤纸擦去温度计上2.样品要研细、装实,使热量传导迅速均匀。样品高度2-3mm,沾附于
管外粉末必须擦去,以免污染加热浴液。
3.控制升温速度,开始稍快,当传热液温度距离该化合物熔点约10℃时,调整火焰上升速度为1-2℃/min,愈接近熔点,升温速度愈慢,使0.2-0.3/min。
4.仪器的装配一般是从下向上,从左到右,先难后易逐个地装配,拆卸时,按照与装配时相反的顺序,逐个拆除。
5.仪器用铁夹牢固地夹住,不宜太松或太紧,铁夹不能与玻璃直接接触,应套上橡皮管,垫上石棉网,需要加热的仪器,应夹住仪器受热最低的位置,冷却管则应夹在中间部分。
6.每个样品测三次(粗测一次,细测两次。 7.注意观察温度计的温度。
8.油浴温度下降30℃以下时更换另一根管。
9.用熔点测定仪测熔点时,取放盖玻片和隔热玻璃时,一定要用镊子夹持,严禁用手触摸,以免烫伤(因熔点热台属高温部件。
10.温度超过250℃时,浓硫酸发生白烟,防碍温度的读数,在这种情况下,可在浓硫酸中加入硫酸钾,加热使成饱和溶液,然后进行测定。
11.在热浴中使用的浓硫酸有时由于有机物掉入酸内而变黑,防碍对样品熔融过程的观察,在这种情况下,可以加入一些硝酸钾晶体,以除去有
机物质。
九、熔点测定可能产生误差的因素
1.熔点管不洁净。如含有灰尘等,能产生4-10℃的误差。 例如,熔点管内壁含有碱性物质,能催化醛或酮的羟醛缩合,或使糖类及其衍生物发生变旋作用,而使熔点降低,熔程变大;故熔点管必须洁净。
2.点管底未封好而产生漏管。检查是否为漏管,不能用吹气的方法,否则会使熔点管内产生水蒸气及其它杂质。检查的方法为:当装好样品的毛细管浸入浴液后,发现样品变黄或管底渗入液体,说明为漏管,应弃去,另换一根。
3.样品粉碎不够细。填装不结实,产生空隙,则不易传热,造成熔程变大。
4.样品不干燥或含有杂质。根据拉乌耳(Raoult定律,会使熔点偏低,熔程变大。
5.样品量的多少也会影响。太少不便观察,产生熔点偏低;太多会造成熔程变大,熔点偏高。
6.升温速度应慢,让热传导有充分的时间。升温速度过快,熔点偏高。 7.熔点管壁太厚,热传导时间长,会产生熔点偏高。 归纳上述因素为四个:
(1熔点管规范(包括规格、管底封闭、洁净等。 (2样品合格(包括干燥、粒度等。
(3样品填装符合要求(量的多少、填充结实与否。 (4升温速度。 十、实验要求
1.准确测试样品的熔点。 2.实验后上交实验报告。 十一、讨论题
1.测定熔点时产生误差的因素有哪些?
2.毛细管法与数字熔点仪法测熔点的优缺点各是什么? 3.两个样品的熔点相同,能否确定它们是同一种物质? 4.测定熔点时,下列情况对实验结果有何影响?
(1加热过快(2样品中有杂质(3熔点管太厚 (4熔点管不干净(5温度计未校正
5.若样品研磨的不细,对装样品有什么影响?对测定有机物的熔点数据是否可靠?
6.加热的快慢为什么会影响熔点?在什么情况下加热可以快一些,而在什么情况下加热则要慢一些?
7.是否可以使用第一次测定熔点时已经熔化了的有机化合物再做第二次测定呢?为什么?
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