3有机化合物物理常数的测定技术(第2页)
全自动数字熔点测定仪,如图227所示,采用光电检测、数字温度显示等技术,具有初熔、全熔自动显示,测量方便快捷的优点。具体操作如下:
图227全自动数字熔点测定仪
1. 电源开关2. 温度显示单元3. 起始温度设定单元4. 调零单元
5. 速率选择单元6. 线性升降控制单元7. 毛细管插口
① 开启电源开关,稳定20min,设定起始温度,选择升温速率。
② 达到起始温度后插入样品毛细管,调节电表指示为零。
③ 按动升温钮,数分钟后,初熔灯先闪亮,然后出现全熔温度读数显示。初熔温度读数按初熔钮即得。【注释】
[1] 在有机化合物的分析和研究工作中,鉴定一种制备的新化合物是否为已知的化合物,若为固体,常采用混合熔点法来鉴别(至少测定三种比例,即1∶9、1∶1和9∶1)。如果两种有机物不同,通常熔点会下降,熔程会扩大;如果两种有机物相同,则熔点一般不变。少量杂质混入有机化合物,会使该物质的熔点下降,有时下降的区间较大,熔程加大。当然也有少数例外的情况,如:有的物质存在多晶体形式,会有多个熔点;固体共熔混合物却有固定的熔点;D酒石酸二甲酯熔点48℃,L酒石酸二甲酯熔点为43℃,混合物(1∶1)熔点为89。4℃,反而升高。
[2] 毛细管应当用洁净、干燥的中性厚质玻璃管拉制而成,内径约为1mm,壁厚0。1~0。15mm,毛细管长度以安装后上端高于传热**液面为准,约10~15cm。目前各玻璃仪器商店均有熔点毛细管供应。
[3] 测定熔点的样品选择范围很广,也可选择未知物或混合物让学生鉴定。还可选用尿素、肉桂酸(两者的熔点都在135℃左右)来鉴别它们是否是同一物质。
[4] 测定熔点在150℃以下的有机化合物,可选用石蜡油、甘油为浴液。测定熔点在300℃以下的可采用硫酸、硅油为浴液。硫酸中加入硫酸钾可提高浴液的温度,并可防止白烟的产生,但硫酸具有强腐蚀性,应注意安全。此外,酸中若掉入杂质浴液会变黑,影响观察,此时,可加入硝酸钾去除有机物杂质。
[5] 熔点测定装置的基本要求是在有机物熔化过程中尽可能保持两相平衡,使热传导能迅速而均匀地进行,尽量消除热浴与毛细管内的温度差,常用的为Thiele管,又称b形管,具有传热均匀,毛细管易定位,操作简便等特点。
[6] 插温度计的软木塞应开一缺口,作为管内热空气流的导出口,同时也便于观察温度计水银柱的上升,不影响读数。此外,若熔点毛细管过长的话,可从此口伸出,而不影响样品的位置。
[7] 易升华的化合物,装好试样后将上端封闭起来,因为压力对熔点的影响不大,所以用封闭的毛细管测定熔点其影响可忽略不计。易吸潮的化合物,装样动作要快,装好后也应立即将上端在小火上加热封闭,以免在测定熔点的过程中,试样吸潮使熔点降低。
[8] 注意不要使小橡皮圈浸泡在油浴中,以免橡皮圈被热浴油溶胀而脱落。由于石蜡油等介质,受热后的体积会膨胀,其液面还会上升,故橡皮圈尽量要放高些。
[9] 这样操作的目的首先是保证了有充分的时间,使热能够由毛细管外传递至毛细管内,以供给固体所需的熔化热;另外是因为观察者不能同时观察温度计所示度数和样品的变化,缓慢加热,可减小此误差。所以,温度计的读数也应做到尽量快。温度计的读数还应注意有效数字的保留要科学。
[10] 每一次测定都必须用新的毛细管另装样品,不能将已测过熔点的毛细管冷却,使其中的样品固化后再作第二次测定。因为有时有些物质会产生部分分解,有些会转变成具有不同熔点的其他结晶形式。
[11] 在有机化学实验中,温度的测量很重要,尤其是在熔点、沸点等测定中,需要准确可靠的数据。要消除测定中的误差,除了要消除人为的操作因素之外,对于温度计也要进行校正。一般温度计中的毛细孔径不一定是很均匀的,有时刻度也不很准确。另外,经长期使用的温度计,玻璃也可能发生体积变形而使刻度不准。
为了校正温度计,可选用一支标准温度计与之比较,也可采用纯有机化合物的熔点作为校正的标准,通过此法校正的温度计,上述误差可一并除去。校正时只要测定多个纯有机化合物(标准化合物)的熔点,以测定值为纵坐标,测定值与应有值之差为横坐标作图,得到一条该温度计的校正曲线。在以后,用该温度计进行温度测量,所得到的数据用该曲线可换算成准确值。每个实验者都应当将自己所用的温度计,通过测定标准化合物的熔点,进行温度计校正。标准化合物可在表27中选择。表27校正玻璃温度计常用的标准化合物
化合物名称熔点℃化合物名称熔点℃水冰0尿素135对二氯苯53水杨酸159邻苯二酚105D甘露醇168苯甲酸122对苯二酚173二苯胺53马尿酸188萘80蒽216乙酰苯胺114。3酚酞262~263五、思考题
(1) 如何验证两种熔点相近的物质是否为同一纯净物?
(2) 熔点毛细管是否可以重复使用?
(3) 测熔点时,若有下列情况将产生什么结果?
① 熔点管壁太厚;② 熔点管不洁净;③ 样品未完全干燥或含有杂质;④ 样品研得不细;⑤ 样品装得不紧密;⑥ 加热太快;⑦ 样品装得太多;⑧ 读数过慢。
实验2沸点的测定
一、实验目的
(1) 掌握微量法测定沸点的原理和方法。
(2) 了解测定沸点的意义。
二、实验原理
当**的蒸气压增大到与外界施加给**的总压力相等时,就有大量气泡不断从**内部逸出,即**沸腾,这时的温度称为该外界压力下**化合物的沸点(boiling point)。**化合物的沸点随外界压力改变而变化,外界压力增大,沸点升高;外界压力减小,沸点降低。通常所说的沸点是指外界压力为一个大气压(1。013×105Pa)时**的沸腾温度。
纯净的**有机化合物在一定压力下具有一定的沸点,其沸程(沸点的变动范围)一般不超过1℃。具有恒定沸点的**不一定是纯净的化合物,如两个或两个以上的**化合物形成的共沸混合物也具有一定的沸点。如果**有机物不纯,其沸点取决于杂质的物理性质。若杂质是不挥发的,则不纯**的沸点比纯**的高;若杂质是挥发性的,则蒸馏时**的沸点会逐渐上升(恒沸混合物例外)。所以测定沸点是判别有机物的纯度及鉴定有机物的一种方法。
沸点测定的方法比较多,有常量法和微量法两类。常量法又有多种,如沸点计法和蒸馏法。常量法测沸点样品用量较大,一般要10mL以上。如果样品不多时,可采用微量法测沸点。本教材重点介绍蒸馏法和微量法。沸点计法会在物理化学实验中介绍。
三、仪器与试剂
1. 仪器
温度计、Thiele管、沸点毛细管、酒精灯、开口软木塞。
2. 试剂
无水乙醇、**石蜡。
四、实验操作
1。 常量法测沸点