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冽卢邬
5 years ago
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1 实验一有机化学实验的一般知识 (2 学时 ) 有机化学实验教学的目的和任务是使学生掌握有机化学实验的基本操作技术, 学会环境有机污染物的提取方法和纯化技术 ; 写出合格的实验报告, 养成良好的实验工作方法和工作习惯, 以及实事求是和严谨的科学态度为此, 我们首先介绍有机化学实验的一般知识, 学生在进行有机化学实验之前, 应当认真学习和领会这部分内容 1 1 有机化学实验室规则为了保证有机化学实验正常进行, 培养良好的实验方法, 并保证实验室的安全, 学生必须严格遵守有机化学实验室的规则 1. 切实做好实验前的准备工作实验前的准备工作, 包括预习, 找全所需要的器材如果准备工作做得好, 不仅会使实验顺利进行, 还可从实验中获得更多的知识 2. 进人实验室时, 应熟悉实验室灭火器材急救药箱的放置地点和使用方法严格遵守实验室的安全守则和每个具体实验操作中的安全注意事项若发生意外事故应及时处理并报请老师进一步处理 3. 实验时应遵守纪律, 保持安静要精神集中, 认真操作, 细致观察, 积极思考, 忠实记录, 不得擅自离开 4. 遵从教师的指导, 按照实验教材所规定的步骤仪器及试剂的规格和用量进行实验若要更改, 须征求教师同意后, 才可改变 5. 应经常保持实验室的整洁暂时不用的器材, 不要放在桌面上污水污物残渣火柴梗废纸塞芯和玻璃碎片等应分别放在指定的地点, 不得乱丢, 更不得丢人水槽 ; 废酸和废碱应分别倒人指定的容器中 ; 废溶剂要倒人指定的密封容器中统一处理 6. 爱护公共仪器和工具, 应在指定的地点使用, 并保持整洁要节约用水电煤气和药品如有损坏仪器要办理登记换领手续 7. 实验完毕离开实验室时, 应把水电和煤气开关关闭值日生应打扫实验室, 把废物容器倒净 1 2 有机化学实验室一安全知识由于有机化学实验所用的药品多数是有毒可燃有腐蚀性或有爆炸性的, 所用的仪器大部分是玻璃制品, 所以, 在有机化学实验室中工作, 若粗心大意, 就容易发生事故如割伤烧伤, 乃至火灾中毒或爆炸等, 必须认识到化学实验室是潜在危险的场所然而, 只要我们经常重视安全问题, 提高警惕, 实验时严格遵守操作规程, 加强安全措施, 事故是可能避免的下面介绍 1

2 实验室的安全守则和实验室事故的预防和处理一实验室的安全守则 1. 实验开始前应检查仪器是否完整无损, 装置是否正确, 在征得指导教师同意之后, 才可进行实验 2. 实验进行时, 不得离开岗位, 要注意反应进行的情况和装置有无漏气和破裂等现象 3. 当进行有可能发生危险的实验时, 要根据实验情况采取必要的安全措施, 如戴防护眼镜面罩或橡皮手套等, 但不能戴隐形眼镜 4. 使用易燃易爆药品时, 应远离火源实验试剂不得人口严禁在实验室内吸烟或吃食物实验结束后要细心洗手 5. 熟悉安全用具如灭火器材砂箱以及急救药箱的放置地点和使用方法, 并妥善爱护安全用具和急救药品不准移作它用二实验室事故的预防 1. 火灾的预防实验室中使用的有机溶剂大多数是易燃的, 着火是有机实验室常见的事故之一, 应尽可能避免使用明火防火的基本原则有下列几点注意事项 (1) 在操作易燃的溶剂时要特别注意 : 1 应远离火源 ; 2 勿将易燃液体放在敞口容器中 ( 如烧杯 ) 直火加热 ; 3 加热必须在水浴中进行, 切勿使容器密闭否则, 会造成爆炸当附近有露置的易燃溶剂时, 切勿点火 (2) 在进行易燃物质试验时, 应养成先将酒精一类易燃的物质搬开的习惯 (3) 蒸馏装置不能漏气, 如发现漏气时, 应立即停止加热, 检查原因若因塞子被腐蚀时, 则待冷却后, 才能换掉塞子接受瓶不宜用敞口容器如广口瓶烧杯等, 而应用窄口容器如三角烧瓶等从蒸馏装置接受瓶出来的尾气的出口应远离火源, 最好用橡皮管引人下水道或室外 (4) 回流或蒸馏低沸点易燃液体时应注意 : 1 应放数粒沸石或素烧瓷片或一端封口的毛细管, 以防止暴沸若在加热后才发现未放这类物质时, 绝不能急躁, 不能立即揭开瓶塞补放, 而应停止加热, 待被蒸馏的液体冷却后才能加人否则, 会因暴沸而发生事故 ; 2 严禁直接加热 ; 3 瓶内液量不能超过瓶容积的 2/3; 4 加热速度宜慢, 不能快, 避免局部过热总之, 蒸馏或回流易燃低沸点液体时, 一定要谨慎从事, 不能粗心大意 2

3 (5) 用油浴加热蒸馏或回流时, 必须十分注意避免由于冷凝用水溅入热油浴中至使油外溅到热源上而引起火灾的危险通常发生危险的原因, 主要是由于橡皮管套接冷凝管上不紧密, 开动水阀过快, 水流过猛把橡皮管冲出来, 或者由于套不紧漏水所以, 要求橡皮管套入侧管时要紧密, 开动水阀时也要慢动作, 使水流慢慢通入冷凝管内 (6) 当处理大量的可燃性液体时, 应在通风橱中或在指定地方进行, 室内应无火源 (7) 不得把燃着或者带有火星的火柴梗或纸条等乱抛乱掷, 也不得丢人废物缸中否则, 会发生危险 2. 爆炸的预防在有机化学实验里一般预防爆炸的措施如下 : (1) 蒸馏装置必须正确, 不能造成密闭体系, 应使装置与大气相连通 ; 减压蒸馏时, 要用圆底烧瓶作接受器, 不可用三角烧瓶否则, 易发生爆炸 (2) 切勿使易燃易爆的气体接近火源, 有机溶剂如醚类和汽油一类的蒸气与空气相混时极为危险, 可能会由一个热的表面或者一个火花电花而引起爆炸 (3) 使用乙醚等醚类时, 必须检查有无过氧化物存在, 如果发现有过氧化物存在时, 应立即用硫酸亚铁除去过氧化物, 才能使用, 同时使用乙醚时应在通风较好的地方或在通风橱内进行 (4) 对于易爆炸的固体, 如重金属乙炔化物苦味酸金属盐三硝基甲苯等都不能重压或撞击, 以免引起爆炸, 对于这些危险的残渣, 必须小心销毁例如, 重金属乙炔化物可用浓盐酸或浓硝酸使它分解, 重氮化合物可加水煮沸使它分解等等 (5) 卤代烷勿与金属钠接触, 因反应剧烈易发生爆炸钠屑须放于指定的地方 3. 中毒的预防 (1) 剧毒药品应妥善保管, 不许乱放, 实验中所用的剧毒物质应有专人负责收发, 并向使用毒物者提出必须遵守的操作规程实验后的有毒残渣必须作妥善而有效的处理, 不准乱丢 (2) 有些剧毒物质会渗人皮肤, 因此, 接触这些物质时必须戴橡皮手套, 操作后应立即洗手, 切勿让毒品沾及五官或伤口例如, 氰化钠沾及伤口后就会随血液循环至全身, 严重的会造成中毒死伤事故 (3) 在反应过程中可能生成有毒或有腐蚀性气体的实验应在通风橱内进行, 使用后的器皿应及时清洗在使用通风橱时, 实验开始后不要把头部伸人橱内 4. 触电的预防使用电器时, 应防止人体与电器导电部分直接接触, 不能用湿手或用手握湿的物体接触插头为了防止触电, 装置和设备的金属外壳等都应连接地线, 实验后应切断电源, 再将连接电源插头拔下三事故的处理和急救 1. 火灾的处理 3

4 实验室一旦发生失火, 室内全体人员应积极而有秩序地参加灭火, 一般采用如下措施 : 一方面防止火势扩展立即关闭煤气灯, 熄灭其它火源, 拉开室内总电闸, 搬开易燃物质 ; 另一方面立即灭火有机化学实验室灭火, 常采用使燃着的物质隔绝空气的办法, 通常不能用水否则, 反而会引起更大火灾在失火初期, 不能用口吹, 必需用灭火器砂毛毡等若火势小, 可用数层湿布把着火的仪器包裹起来如在小器皿内着火 ( 如烧杯或烧瓶内 ), 可盖上石棉板或瓷片等, 使之与空气隔绝而灭火, 绝不能用口吹如果油类着火, 要用砂或灭火器, 也可撒上干燥的固体碳酸氢钠如果电器着火, 应切断电源, 然后才用二氧化碳灭火器或四氯化碳灭火器灭火 ( 注意 : 四氯化碳蒸汽有毒, 在空气不流通的地方使用有危险!), 因为这些灭火剂不导电, 不会使人触电绝不能用水和泡沫灭火器灭火, 因为水能导电, 会使人触电甚至死亡如果衣服着火, 切勿奔跑, 而应立即往地上打滚, 邻近人员可用毛毡或棉胎一类东西盖在其身上, 使之隔绝空气而灭火总之, 当失火时, 应根据起火的原因和火场周围的情况, 采取不同的方法灭火无论使用哪一种灭火器材, 都应从火的四周开始向中心扑灭, 把灭火器的喷出口对准火焰的底部在抢救过程中切勿犹豫 2. 玻璃割伤玻璃割伤是常见的事故, 受伤后要仔细观察伤口有没有玻璃碎粒, 如有, 应先把伤口处的玻璃碎粒取出若伤势不重, 先进行简单的急救处理, 如涂上万花油, 再用纱布包扎 ; 若伤口严重流血不止时, 可在伤口上部约 10cm 处用纱布扎紧, 减慢流血, 压迫止血, 并随即到医院就诊 3. 药品的灼伤 (1) 酸灼伤皮肤上立即用大量水冲洗, 然后用 5% 碳酸氢钠溶液洗涤后, 涂上油青, 并将伤口扎好眼睛上抹去溅在眼睛外面的酸, 立即用水冲洗, 用洗眼杯或将橡皮管套上水龙头用慢水对准眼睛冲洗后, 即到医院就诊, 或者再用稀碳酸氢钠溶液洗涤, 最后滴人少许蓖麻油衣服上依次用水稀氨水和水冲洗地板上撒上石灰粉, 再用水冲洗 (2) 碱灼伤皮肤上先用水冲洗, 然后用饱和硼酸溶液或 1% 醋酸溶掖洗涤, 再涂上油青, 并包扎好眼睛上抹去溅在眼睛外面的碱, 用水冲洗, 再用饱和碳酸溶液洗涤后, 滴人蓖麻油衣服上先用水洗, 然后用 10% 醋酸溶液洗涤, 再用氢氧化氨中和多余的醋酸, 后用水冲洗 (3) 溴灼伤如溴弄到皮肤上时, 应立即用水冲洗, 涂上甘油, 敷上烫伤油膏, 将伤处包好如眼睛受到溴的蒸汽刺激, 暂时不能睁开时, 可对着盛有酒精的瓶口注视片刻上述各种急救法, 仅为暂时减轻疼痛的措施若伤势较重, 在急救之后, 应速送医院诊治 4

5 4. 烫伤轻伤者涂以玉树油或鞣酸油膏, 重伤者涂以烫伤油膏后即送医务室诊治 5. 中毒溅入口中而尚未咽下的毒物应立即吐出来, 用大量水冲洗口腔 ; 如已吞下时, 应根据毒物的性质服解毒剂, 并立即送医院急救 (1) 腐蚀性毒物对于强酸, 先饮大量的水, 再服氢氧化铝膏鸡蛋白 ; 对于强碱, 也要先饮大量的水, 然后服用醋酸果汁鸡蛋白不论酸或碱中毒都需灌注牛奶, 不要吃呕吐剂 (2) 刺激性及神经性中毒先服牛奶或鸡蛋白使之缓和, 再服用硫酸铜溶液 ( 约 30g 溶于一杯水中 ) 催吐, 有时也可以用手指伸人喉部催吐后, 立即到医院就诊 (3) 吸人气体中毒将中毒者移至室外, 解开衣领及钮扣, 吸人少量氯气或溴气者, 可用碳酸氢钠溶液漱口四急救用具消防器材 : 泡沫灭火器四氯化碳灭火器 ( 弹 ) 二氧化碳灭火器砂石棉布毛毡棉胎和淋浴用的水龙头急救药箱 : 碘酒双氧水饱和硼酸酸溶液 1% 醋酸溶液 5% 碳酸氢钠溶液 70% 酒精玉树油烫伤油膏万花油药用蓖麻油硼酸膏或凡士林磺胺药粉洗眼杯消毒棉花纱布胶布绷带剪刀摄子橡皮管等 1 3 有机化学实验常用的仪器和装置一有机化学实验常用普通玻瑞仪器图 1 1 是有机化学实验常用的普通玻璃仪器图 5

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7 图 1 1 有机化学实验常用普通玻璃仪器二有机化学实验常用标准接口玻瑞仪器 1. 标准接口玻璃仪器标准接口玻璃仪器是具有标准磨口或磨塞的玻璃仪器由于口塞尺寸的标准化系统化, 磨砂密合, 凡属于同类规格的接口, 均可任意互换, 各部件能组装成各种配套仪器当不同类型规格的部件无法直接组装时, 可使用变径接头使之连接起来使用标准接口玻璃仪器既可免去配塞子的麻烦手续, 又能避免反应物或产物被塞子沾污的危险 ; 口塞磨砂性能良好, 使密合性可达较高真空度, 对蒸馏尤其减压燕馏有利, 对于毒物或挥发性液体的实验较为安全标准接口玻璃仪器, 均按国际通用的技术标准制造的当某个部件损坏时, 可以选购标准接口仪器的每个部件在其口塞的上或下显著部位均具有烤印的白色标志, 表明规格常用的有 10,12,14,16,19,24,29,34,40 等下面是标准接口玻璃仪器的编号与大端直径 : 编号大端直径 /m m 有的标准接口玻璃仪器有两个数字, 如 10/30, 拍表示磨口大端的直径为 10 mm,30 表示磨口的高度为 30mm 2. 标准接口玻璃仪器简介图 1 一 2 为有机化学实验制备用的标准接口玻璃仪器图 7

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9 图 1 一 2 有机化学实验制备用的标准接口玻璃仪器 9

10 3. 使用标准接口玻璃仪器注意事项 (1) 标准口塞应经常保持清洁, 使用前宜用软布揩拭干净, 但不能附上棉絮 (2) 使用前在磨砂口塞表面涂以少量真空油脂或凡士林, 以增强磨砂接口的密合性, 避免磨面的相互磨损, 同时也便于接口的装拆 (3) 装配时, 把磨口和磨塞轻微地对旋连接, 不宜用力过猛但不能装得太紧, 只要达到润滑密闭要求即可 (4) 用后应立即拆卸洗净否则, 对接处常会粘牢, 以致拆卸困难 (5) 装拆时应注意相对的角度, 不能在角度偏差时进行硬性装拆否则, 极易造成破损 (6) 磨口套管和磨塞应该是由同种玻璃制成的, 迫不得已时, 才用膨胀系数较大的磨口套管三有机化学实验常用装置 10

11 图 1 一 6 普通蒸馏装置 ( 普通玻璃仪器 ) 示例图 1 7 普通蒸馏装置 ( 标准接口仪器 ) 11

12 图 1 一 8 回流装置 ( 普通玻璃仪器 ) 示例图 1 一 9 回流滴加装里 ( 标准接口仪器 ) 示例 12

13 图 1 一 10 机械搅拌装置示例图 1 一 11 分馏装置示例四仪器的装配仪器装配得正确写否, 对于实验的成败有很大关系 13

14 首先, 在装配一套装置时, 所选用的玻璃仪器和配件都要干净的否则, 往往会影响产物的产量和质量其次, 所选用的器材要恰当例如, 在需要加热的实验中, 如需选用圆底烧瓶时, 应选用质量好的, 其容积大小, 应为所盛反应物占其容积的 1/2 左左右为好, 最多也应不超过 2/3 第三, 装配时, 应首先选好主要仪器的位置, 按照一定的顺序逐个地装配起来, 先下后上, 从左至右在拆卸时, 按相反的顺序逐个的拆卸仪器装配要求做到严密正确整齐和稳妥在常压下进行反应的装置, 应与大气相通, 不能密闭铁夹的双钳内侧贴有橡皮或绒布, 或缠上石棉绳布条等否则, 容易将仪器损坏总之, 使用玻璃仪器时, 最基本的原则是切忌对玻璃仪器的任何部分施加过度的压力或扭歪, 实验装置的马虎不仅看上去使人感觉不舒服, 而且也是潜在的危险因为扭歪的玻璃仪器在加热时会破裂, 有时甚至在放置时也会崩裂 1 4 常用玻璃器皿的洗涤和保养一玻璃器皿的洗涤进行化学实验必须使用清洁的玻璃仪器实验用过的玻璃器皿必须立即洗涤, 应该养成习惯由于污垢的性质在当时是清楚的, 用适当的方法进行洗涤是容易办到的若日子久了, 会增加洗涤的困难洗涤的一般方法是用水洗衣粉去污粉刷洗刷子是特制的, 如瓶刷烧杯刷冷凝管刷等, 但用腐蚀性洗液时则不用刷子洗涤玻璃器皿时不应该用砂子, 它会擦伤玻璃乃至龟裂若难于洗净时, 则可根据污垢的性质选用适当的洗液进行洗涤如果是酸性 ( 或碱性 ) 的污垢用碱性 ( 或酸性 ) 洗液洗涤 ; 有机污垢用碱液或有机溶剂洗涤下面介绍几种常用洗液 : 1. 铬酸洗液这种洗液氧化性很强, 对有机污垢破坏力很强倾去器皿内的水, 慢慢倒人洗液, 转动器皿, 使洗液充分浸润不干净的器壁, 数分钟后把洗液倒回洗液瓶中, 用自来水冲洗若壁上粘有少量炭化残渣, 可加人少量洗液, 浸泡一段时间后在小火上加热, 直至冒出气抱, 炭化残渣可被除去但当洗液颜色变绿, 表示失效应该弃去不能倒回洗液瓶中 2. 盐酸用浓盐酸可以洗去附着在器壁上的二氧化锰或碳酸盐等污垢 3. 碱液和合成洗涤剂配成浓溶液即可可以洗涤油脂和一些有机物 ( 如有机酸 ) 4. 有机溶剂洗涤液当胶装或焦油装的有机污垢如用上述方法不能洗去时, 可选用丙酮乙醚苯浸泡, 要加盖 14

15 以免溶剂挥发, 或用 NaOH 的乙醇溶液亦可用有机溶剂作洗涤剂, 使用后可回收重复使用若用于精制或有机分析用的器皿, 除用上述方法处理外, 还须用蒸馏水冲洗器皿是否清洁的标志是 : 加水倒置, 水顺着器壁流下, 内壁被水均匀润湿有一层既薄又均匀的水膜, 不挂水珠二玻璃仪器的千燥有机化学实验经常都要使用干燥的玻璃仪器, 故要养成在每次实验后马上把玻璃仪器洗净和倒置使之干燥的习惯, 以便下次实验时使用干燥玻璃仪器的方法有下列几种 : 1. 自然风干自然风干是指把已洗净的仪器在干燥架上自然风干, 这是常用和简单的方法但必须注意, 若玻璃仪器洗得不够干净时, 水珠便不易流下, 干燥就会较为缓慢 2. 烘干把玻璃器皿顺序从上层往下层放人烘箱烘干, 放人烘箱中干燥的玻璃仪器, 一般要求不带有水珠器皿口向上, 带有磨砂口玻璃塞的仪器, 必须取出活塞后, 才能烘干, 烘箱内的温度保持 100~105, 约 0.5 h, 待烘箱内的温度降至室温时才能取出切不可把很热的玻璃仪器取出, 以免破裂当烘箱已工作时则不能往上层放人湿的器皿, 以免水滴下落, 使热的器皿骤冷而破裂 3. 吹干有时仪器洗涤后需立即使用, 可使用吹干, 即用气流干燥器或电吹风把仪器吹干首先将水尽量沥干后, 加人少量丙酮或乙醇摇洗并倾出, 先通人冷风吹 1~2 min, 待大部分溶剂挥发后, 再吹入热风至完全干燥为止, 最后吹入冷风使仪器逐渐冷却三常用仪器的保养有机化学实验常用各种玻璃仪器的性能是不同的, 必须掌握它们的性能保养和洗涤方法, 才能正确使用, 提高实验效果, 避免不必要的损失下面介绍几种常用的玻璃仪器的保养和清洗方法 1. 温度计温度计水银球部位的玻璃很薄, 容易破损, 使用时要特别小心, 一不能用温度计当搅拌棒使用 ; 二不能测定超过温度计的最高刻度的温度 ; 三不能把温度计长时间放在高温的溶剂中否则, 会使水银球变形, 读数不准温度计用后要让它慢慢冷却, 特别在测量高温之后, 切不可立即用水冲洗否则, 会破裂, 或水银柱断裂应悬挂在铁架台上, 待冷却后把它洗净抹干, 放回温度计盒内, 盒底要垫上一小块棉花如果是纸盒, 放回温度计时要检查盒底是否完好 2. 冷凝管冷凝管通水后很重, 所以安装冷凝管时应将夹子夹在冷凝管的重心的地方, 以免翻倒洗刷 15

16 冷凝管时要用特制的长毛刷, 如用洗涤液或有机溶液洗涤时, 则用软木塞塞住一端, 不用时, 应直立放置, 使之易干冷凝管分为直形冷凝管空气冷凝管球形冷凝管和蛇形冷凝管, 如图 1 1(7) 至图 1 1 (10) 3. 蒸馏烧瓶蒸馏烧瓶的支管容易碰断, 故无论在使用时或放置时都要特别注意保护蒸馏烧瓶的支管, 支管的熔接处不能直接加热其洗涤方法和烧瓶的洗涤方法相同, 参阅无机化学实验 4. 分液漏斗分液漏斗的活塞和盖子都是磨砂口的, 若非原配的, 就可能不严密, 所以, 使用时要注意保护它各个分液漏斗之间也不要相互调换, 用后一定要在活塞和盖子的磨砂口间垫上纸片, 以免日久后难于打开 5. 砂芯漏斗砂芯漏斗在使用后应立即用水冲洗, 不然, 难于洗净滤板不太稠密的漏斗可用强烈的水流冲洗, 如果是较稠密的, 则用抽滤方法冲洗必要时用有机溶剂洗涤 1 5 实验预习实验记录和实验报告的基本要求学生在本课程开始时, 必须认真地阅读本书第一部分有机化学实验的一般知识在进行每个实验时, 必须做好预习实验记录和实验报告一预习为了使实验能够达到预期的效果, 在实验之前要做好充分的预习和准备, 预习时除了要求反复阅读实验内容, 领会实验原理, 了解有关实验步骤和注意事项外, 还需在实验记录本上写好预习提纲二实验记录实验记录本应是一装钉本, 不得用活页纸或散纸记录本按照下列格式做实验记录 : (1) 空出记录本头几页, 留作编目用 ; (2) 把记录本编好页码 ; (3) 每做一个实验, 应从新的一页开始 ; (4) 若你对实验操作没有变动时, 不必再把操作细节记上但应记录 : 试剂的规格和用量, 仪器的名称规格牌号, 实验的日期, 实验所用去的时间, 实验现象和数据对于观察的现象应忠实地详尽地记录, 不能虚假判断记录本内容的标准, 是记录必须完整, 且组织得好和清楚, 不仅自己现在能看懂, 甚至几年后也能看懂, 而且还使他人能看得明白如漏记了主要内容, 就 16

17 将难于补救了实验记录三实验报告的基本要求实验报告应包括实验的目的要求反应式主要试剂的规格用量 ( 指合成实验 ) 实验步骤和现象产率计算讨论等要如实记录填写报告, 文字精炼, 图要准确, 讨论要认真关于实验步骤的描述, 不应照抄书上的实验步骤, 应该对所做的实验内容作概要的描述实验报告应包括 : 实验题目 (1) 实验目的 ; (2) 实验原理 ; (3) 主要试剂及产物的物理常数 ; (4) 仪器装置图 ; (5) 实验步骤和现象记录 ; (6) 讨论 17

18 实验二熔点的测定 (3 学时 ) 实验目的 : 了解熔点测定的意义, 掌握测定熔点的操作实验原理 : 每一个晶体有机化合物都具有一定的熔点其定义为固液两态在大气压下成平衡的温度一个纯化合物从开始熔化 ( 始熔 ) 至完全熔化 ( 全熔 ) 的温度范围叫做熔点距, 也叫熔点范围或熔程, 一般不超过 0.5 当含有杂质时, 会使其熔点下降, 且熔点距也较宽由于大多数有机化合物的熔点都在 300 以下, 较易测定, 故利用测定熔点, 可以估计出有机化合物的纯度怎样理解这种性质呢? 我们可以从分析物质的蒸气压和温度的关系曲线图入手在图 2 一 1 中, 曲线 SM 表示一种物质固相的蒸气压与温度的关系, 曲线 ML 表示液相的蒸气压与温度的关系, 由于 SM 的变化大于 ML 两条曲线相交于 M, 在交叉点 M 处, 固液两相蒸气压一致, 固液两相平衡共存, 这时的温度 (T) 是为该物质的熔点 (melting point, 缩写为 mp) 当最后一点固体熔化后, 继续供应热量就使温度线性上升这说明纯晶体物质具有固定和敏锐的熔点, 也告诉我们要使熔化过程尽可能接近于两相平衡状态, 在测定熔点过程中, 当接近熔点时升温的速度不能快, 必须密切注意加热情况, 以每分钟上升约 1 为宜图 2 一 1 物质的蒸汽压和温度的关系图 2 一 2 相随着时间和温度而变化实验步骤 : 毛细管法测定熔点 : (l) 熔点管通常用内径约 1 mm 长约 60~70 mm 一端封闭的毛细管作为熔点管 (2) 样品的填装取 0.1~0.2g 样品, 放在干净的表面皿或玻璃片上, 用玻璃棒或不锈钢刮刀研成粉末, 聚成小堆, 将毛细管的开口插入样品堆中, 使样品挤入管内, 把开口一端向上竖立, 轻敲管子使样品落在管底 ; 也可把装有样品的毛细管, 通过一根 ( 长约 40 cm) 直立于玻璃片 ( 或蒸发皿 ) 上的玻璃管, 自由地落下, 重复几次, 直至样品的高度约 2~3 mm 时为止操作要迅速, 防止 18

19 样品吸潮, 装入的样品要结实, 受热时才均匀, 如果有空隙, 不易传热, 影响结果样品 :AR 苯甲酸样品一定要研得很细, 装样要结实 (3) 测定熔点的装置毛细管法测定熔点的装置甚多, 本实验采用如下装置 : 利用 Thiele 管 ( 又叫 b 形管, 也叫熔点测定管 )( 如图 2 3) 将熔点测定管夹在铁架台上, 装入浓硫酸于熔点测定管中至高出上侧管时即可, 熔点测定管口配一缺口单孔软木塞, 温度计插入孔中, 刻度应向软木塞缺口把毛细管如同前法附着在温度计旁温度计插入熔点测定管中的深度以水银球恰在熔点测定管的两侧管的中部加热时, 火焰须与熔点测定管的倾斜部分接触这种装置测定熔点的好处是, 管内液体因温度差而发生对流作用, 省去了人工搅拌的麻烦但常因温度计的位置和加热部位的变化而影响测定的准确度图 2 3 Thiele 管熔点测定装置图 2 3 Thiele 管熔点测定装置 (4) 熔点的测定方法当上述准备工作完成之后, 把装置放在光线充足的地点操作熔点的测定关键之一就是加热速度, 使热能透过毛细管, 样品受热熔化, 令熔化温度与温度计所示温度一致一般方法, 先在快速加热下, 测定化合物的大概熔点, 然后再做第二次测定第二次测定前, 先待热浴的温度下降大约 30, 换过一根样品管, 慢慢地加热, 以每分钟上升约 5 的速度升温, 当热浴温度达到熔点下约 15 时, 应即刻减缓加热速度, 以每分钟上升约 1~2 的速度升温, 一般可在加热中途, 试将热源移去, 观察温度是否上升, 如停止加热后温度亦停止上升, 说明加热速度是比较合适的 19

20 当接近熔点时, 加热要更慢, 每分钟约上升 0.2~0.3, 此时应该特别注意温度的上升和毛细管中样品的情况当毛细管中样品开始塌落和有湿润现象, 出现小滴液体时, 表示样品已开始熔化, 为始熔, 记下温度 ; 继续微热至微量固体样品消失成为透明液体时, 为全熔, 即为该化合物的熔程例如某一化合物在 112 时开始萎缩塌落,113 时有液滴出现, 在 114 时全部成为透明液体, 应记录为 : 熔点 113~114,112 蹋落 ( 或萎缩 ), 以及该化合物的颜色变化熔点测定, 至少要有两次重复的数据, 每一次测定都必须用新的熔点管新装样品, 不能使用已测过熔点的样品管实验毕, 把温度计放好, 让其自然冷却至接近室温时, 用废纸擦去液体石蜡热的液体石蜡待冷却后, 方可倒回瓶中进行已知物的熔点测定实验, 可免去试验手续问题 : 1. 若样品研磨得不细, 对装样有什么影响? 对所测定有机物的熔点数据是否可靠? 2. 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? 3. 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作第二次侧定呢? 为什么? 20

21 实验三蒸馏与沸点的测定 (4 学时 ) 实验目的 : 了解测定沸点的意义, 掌握常量法 ( 即蒸馏法 ) 及微量法测定沸点的原理和方法实验原理 : 当液态物质受热时, 由于分子运动使其从液体表面逃逸出来, 形成蒸气压, 随着温度升高, 蒸气压增大, 待蒸气压和大气压或所给压力相等时, 液体沸腾, 这时的温度称为该液体的沸点每种纯液态有机化合物在一定压力下均具有固定的沸点利用蒸馏可将沸点相差较大 ( 如相差 30 ) 的液态混合物分开所谓蒸馏就是将液态物质加热到沸腾变为蒸气, 又将蒸气冷凝为液体这两个过程的联合操作如蒸馏沸点差别较大的液体时, 沸点较低的先蒸出, 沸点较高的随后蒸出, 不挥发的留在蒸馏器内, 这样, 可达到分离和提纯的目的故蒸馏为分离和提纯液态有机化合物常用的方法之一, 是重要的基本操作, 必须熟练掌握但在蒸馏沸点比较接近的混合物时, 各种物质的蒸气将同时蒸出, 只不过低沸点的多一些, 故难于达到分离和提纯的目的, 只好借助于分馏纯液态有机化合物在蒸馏过程中沸点范围很小 (0.5~1 ), 所以, 可以利用蒸馏来测定沸点, 用蒸馏法测定沸点叫常量法, 此法用量较大, 要 10mL 以上, 若样品不多时, 可采用微量法为了消除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态, 常加入素烧瓷片或沸石, 或一端封口的毛细管, 因为它们都能防止加热时的暴沸现象, 故把它们叫做止暴剂在加热蒸馏前就应加入止暴剂当加热后发觉未加止暴剂或原有止暴剂失效时, 千万不能匆忙地投入止暴剂因为当液体在沸腾时投人止暴剂, 将会引起猛烈的暴沸, 液体易冲出瓶口, 若是易燃的液体, 将会引起火灾所以, 应使沸腾的液体冷却至沸点以下后才能加入止暴剂切记! 如蒸馏中途停止, 而后来又需要继续蒸馏, 也必须在加热前补添新的止暴剂, 以免出现暴沸蒸馏操作是有机化学实验中常用的实验技术, 一般用于下列几方面 : (1) 分离液体混合物, 仅对混合物中各成分的沸点有较大差别时才能达到有效的分离 ; (2) 测定化合物的沸点 ; (3) 提纯, 除去不挥发的杂质 ; (4) 回收溶剂, 或蒸出部分溶剂以浓缩溶液实验步骤 : 1. 蒸馏 (1) 蒸馏装置和安装实验室的蒸馏装置主要包括下列三个部分 : 1 蒸馏烧瓶为容器, 液体在瓶内受热汽化, 蒸气经支管进人冷凝管 2 冷凝管蒸气在冷凝管中冷凝成为液体, 液体的沸点高于 130 的用空气冷凝管, 低于 130 时直形冷凝管液体沸点很低时, 可用蛇形冷凝管, 该蛇形冷凝管要垂直装置, 冷凝管下端侧 21

22 管为进水口, 用橡皮管接自来水龙头, 上端的出水口套上橡皮管导人水槽中上端的出水口应向上, 才可保证套管内充满着水冷凝管的种类很多, 见图 1 一 1 (7) 至 (10) 常用的为直形冷凝管 3 接受器常用接液管和三角烧瓶或圆底烧瓶, 应与外界大气相通图 3 一 1 所示是用标准接口仪器装配的装置图 3 一 1 普通蒸馏装置 ( 标准接口玻璃仪器 ) 图 3 一 2 蒸馏装置中温度计的位置下面叙述用标准接口仪器装配蒸馏装置的过程 : 取一个干燥的 100 ml 的蒸馏烧瓶, 瓶口配蒸馏头, 在蒸馏头上端插入带有温度计 (150 ) 的温度计套管, 调整温度计的位置务使在蒸馏时水银球完全被蒸气所包围, 才能正确地测得蒸气的温度通常是使水银球的上缘恰好位于蒸馏头支管接口的下缘, 使它们在同一水平线上, 见图 3 一 2 用铁夹夹住蒸馏烧瓶, 再将冷凝管接在蒸馏头的侧管, 在冷凝管下端接上真空接引管, 真空接引管下端接上 100 ml 圆底烧瓶在另一个铁架台上, 用一个铁夹夹住冷凝管的重心部位 ( 约中上部 ), 调整固定器的位置 ( 即使铁夹的位置上下移动 ), 使冷凝管和蒸馏头的支管尽可能在同一直线上然后松开冷凝管上的铁夹, 使冷凝管在此直线上移动与蒸馏烧瓶相连各个铁夹不要夹得太紧也不要太松, 以免弄坏仪器整套仪器要做到准确端正, 不论从侧面看或正面看, 各个仪器的中心线都要在一直线上 (2) 蒸馏操作 1 事先在蒸馏烧瓶中加入待蒸馏的液体 ( 本实验用 30mL 乙醇 ), 然后上述方法将装置搭建好, 再仔细检查一遍装置是否正确, 各仪器之间的连接是否紧密, 有没有漏气 2 加热加热前, 先向冷凝管缓缓通人冷水, 把上口流出的水引人水槽中接着加热, 最初宜用小火, 以免蒸馏烧瓶因局部受热而破裂 ; 慢慢增大火力使之沸腾, 进行蒸馏然后调整加热电 22

热套的电压, 使蒸馏速度以 1~2 滴馏出液 /s 自接真空接引管滴下为宜在蒸馏过程中, 应使温度计水银球常有被冷凝的液滴润湿, 此时温度计的读数就是液体的沸点如果维持原来的加热程度, 不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时, 就应停止蒸馏, 即使杂质量很少, 也不能蒸干否则, 可能会发生意外事故蒸馏完毕, 先停止加热, 后停止通水, 拆卸仪器, 其程序与装配时相反 2.

23 热套的电压, 使蒸馏速度以 1~2 滴馏出液 /s 自接真空接引管滴下为宜在蒸馏过程中, 应使温度计水银球常有被冷凝的液滴润湿, 此时温度计的读数就是液体的沸点如果维持原来的加热程度, 不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时, 就应停止蒸馏, 即使杂质量很少, 也不能蒸干否则, 可能会发生意外事故蒸馏完毕, 先停止加热, 后停止通水, 拆卸仪器, 其程序与装配时相反 2. 微量法测定沸点取一根内径 3~4 mm 长 8~9mm 一端封闭的玻璃管作为沸点管的外管, 放人欲测定沸点的样品 4~5 滴, 在此管中放入一根长 7~8 cm 内径约 l mm 的上端封闭的毛细管, 即其开口处浸入样品中把这一微量沸点管贴于温度计水银球旁, 见图 3 一 3, 并浸入液体中, 像测定熔点那样把沸点测定管附在温度计旁, 加热, 由于气体膨胀, 内管中有断断续续的小气泡冒出来, 到达样品的沸点时, 将出现一连串的小气泡, 此时应停止加热, 使液浴的温度下降, 气泡逸出的速度即渐渐地减慢, 仔细观察, 最后一个气泡出现而刚欲缩回到内管的瞬间温度即表示毛细管内液体的蒸气压与大气压平衡时的温度, 亦就是该液体的沸点样品 : 蒸馏法和微量法用无水乙醇图 3 3 微量法测定沸点问题 : 1. 在进行蒸馏操作时从安全和效果两方面来考虑应注意哪些问题? 2. 在蒸馏装置中, 把温度计水银球插至液面上或者在蒸馏烧瓶支管口上, 是否正确? 为什么? 3. 蒸馏时, 放人止暴剂为什么能防止暴沸? 如果加热后才发觉未加人止暴剂时, 应该怎样处理才安全? 4. 当加热后有馏出液出来时, 才发现冷凝管未通水, 请间能否马上通水? 如果不行, 应怎么办? 5. 向冷凝管通水是由下而上, 反过来效果怎样? 把橡皮管套进冷凝管侧管时, 怎样才能防止折断其侧管? 6. 如果加热过猛, 测定出来的沸点是否正确? 为什么? 7. 用微量法测定沸点, 把最后一个气泡刚欲缩回至内管的瞬间的温度作为该化合物的沸点, 为什么? 23

24 实验四萃取 (3 学时 ) 实验目的 : 学习萃取法的原理和方法实验原理 : 萃取也是分离和提纯有机化合物常用的操作之一通常被萃取的是固态或液态的物质从液体中萃取常用分液漏斗, 分液漏斗的使用是基本操作之一萃取的原理是, 设溶液由有机化合物 X 溶解于溶剂 A 而成, 现如要从其中萃取 X, 我们可选择一种对 X 溶解度极好, 而与溶剂 A 不相混溶和不起化学反应的溶剂 B 把溶液放入分液漏斗中, 加入溶剂 B, 充分振荡静置后, 由于 A 与 B 不相混溶, 故分成两层此时 X 在 A B 两相间的浓度比, 在一定温度下, 为一常数, 叫做分配系数, 以 K 表示, 这种关系叫做分配定律用公式来表示 : X 在溶剂 A 中的浓度 X 在溶剂 B 中的浓度 = K( 分配系数 ) ( 注意 : 分配定律是假定所选用的溶剂 B, 不与 X 起化学反应时才适用的 ) 依照分配定律, 要节省溶剂而提高提取的效率, 用一定量的溶剂一次加入溶液中萃取, 则不如把这个量的溶剂分成几份作多次来萃取好, 现在用算式来说明第一次萃取 : 设 V l = 被萃取溶液的体积 ( 因溶质量不多, 故其体积可看作与溶剂 A 体积相等 ); m 0 = 被萃取溶液溶质 (X) 的总含量 ; V B1 = 第一次萃取时所用溶剂 B 的体积 ; m 1 = 第一次萃取后溶质 (X) 在溶剂 A 中的剩余量 ; 故 m 0 -m 1 = 第一次萃取后溶质 (X) 在溶剂 B 中的含量 m1 = 第一次萃取后溶质 (X) 在溶剂 A 中的质量浓度 ( 单位为 g/ml) V 1 m0 m1 = 第一次萃取后溶质 (X) 在溶剂 B 中的质量浓度 ( 单位为 g/ml) V B 1 m V KV 1 1 故, m 0 =K, 整理得 m 1 = KV 1 + V B1 m0 m1 V B 1 第二次萃取 : 设 V 2 = 被萃取溶液的体积 ; m 2 = 第二次萃取后溶质 (X) 在溶剂 A 中的剩余量 ; V B2 = 第二次萃取时所用溶剂 B 的体积 ; 1 24

25 故 m 1 -m 2 = 第二次萃取后溶质 (X) 在溶剂 B 中的含量 m2 = 第二次萃取后溶质 (X) 在溶剂 A 中的质量浓度 ( 单位为 g/ml) V2 m1 m2 = 第二次萃取后溶质 (X) 在溶剂 B 中的质量浓度 ( 单位为 g/ml) V B 2 故 m2 V2 m m 1 2 =K, 整理得 m 2 = KV m 1 KV2 2 + V B 2 V B 2 因 V 1 =V 2 =V,V B1 =V B2 =V B 以 m 1 = KV m 0 KV1 1 + V B 1 代入, 得 m 2 = m KV 1 0 KV1 + V B 1 2 依次类推, 每次萃取所用溶剂 B 的体积均为 V B, 经过 n 次萃取后,m n = 溶质 (X) 在溶剂 A 中的剩余量为 : m n = KV m 0 KV + V B n 例 : 在 15 时 49 正丁酸溶于 100 ml 水的溶液, 用 100 ml 苯来萃取正丁酸 15 时正丁酸在水中与苯中的分配系数为 K=1/3, 若 1 次用 100 ml 苯来萃取, 则萃取后正丁酸水溶液中的剩余量为 m 1 = 4 g [(1/3 100 ml)/(1/3 100 ml ml)] 3 = 1.0 g 萃取效率为 :(4g 1g)/4 g 100%=75% 若用 100 ml 苯分成 3 次萃取, 即每次用 ml 苯来萃取, 经过第三次萃取后正丁酸在水溶液中的剩余量为 m 1 = 4 g [(1/3 100mL)/(1/3 100mL ml)] 3 = 1.0 g 萃取效率为 :(4 g 0.5 g)/4 g 100%=87.5% 从上面的计算, 可知用同一分量的溶剂, 分多次用少量溶剂来萃取, 其效率要比一次用全量溶剂来萃取高实验步骤 : 本实验以乙醚从醋酸水溶液中萃取醋酸为例来说明实验步骤 1. 一次萃取法用移液管准确量取 10 ml 冰醋酸与水的混合液 ( 冰醋酸与水以 1:19 的体积比相混合 ), 放入分 25

26 液漏斗中, 用 30 ml 乙醚萃取注意近旁不能有火, 否则易引起火灾加入乙醚后, 先用右手食指的末节将漏斗上端玻璃塞顶住, 再用大姆指及食指和中指握住漏斗, 这样漏斗转动时可用左手的食指和中指蜷握在活塞的柄上, 使振摇过程中 ( 如图 4 一 1 所示 ) 玻璃塞和活塞均夹紧上下轻轻振摇分液漏斗, 每隔几秒钟将漏斗倒置 ( 活塞朝上 ), 小心打开活塞, 以平衡内外压力, 重复操作 2~ 3 次, 然后再用力振摇相当的时间, 使乙醚与醋酸水溶液两不相溶的液体充分接触, 提高萃取率, 振摇时间太短则影响萃取率将分液漏斗置于铁圈, 当溶液分成两层后, 小心旋开活塞, 放出下层水溶液于 50 ml 三角烧瓶内, 加人 3~4 滴酚酞作指示剂, 用 0.2mol/L 标准氢氧化钠溶液滴定, 记录用去氢氧化钠溶液的体积计算 :(1) 留在水中的醋酸量及质量分数 ;(2) 留在乙醚中的醋酸量及质量分数 2. 多次萃取法准确量取 10mL 冰醋酸与水的混合液于分液漏斗中, 用 10mL 乙醚如上法萃取, 分去乙醚溶液, 将水溶液再用 10mL 乙醚萃取, 分出乙醚溶液后, 将第二次剩余的水溶液再用 10mL 乙醚萃取如此前后共计 3 次最后将用乙醚第三次萃取后的水溶液放入 50mL 的三角烧瓶内, 用 0.2 mol/l 氢氧化钠溶液滴定, 计算 : (1) 留在水中的醋酸量及质量分数 ; (2) 留在乙醚中的醋酸量及质量分数根据上述两种不同步骤所得数据, 比较萃取醋酸的效图 4 1 振荡分液漏斗示意图率问题 : 1. 影响萃取法的萃取效率的因素有哪些? 怎样才能选择好溶剂? 2. 使用分液漏斗的目的何在? 使用分液漏斗时要注意哪些事项? 3. 两种不相溶解的液体同在分液漏斗中, 请问相对密度大的在哪一层? 下一层的液体从哪里放出来? 放出液体时为了不要流得太快, 应该怎样操作? 留在分液漏斗中的上层液体, 应从哪里倾人另一容器中? 26

27 实验五环境样品中有机污染物的提取方法和纯化技术实验目的 : 学习掌握环境样品土壤和水体中有机污染物多环芳烃的提取方法和纯化技术实验原理 : 同实验三萃取实验步骤 : 一土壤和水样的采集与保存 1. 土壤样品的采集与制备采集 0~20cm 的表层土壤, 拌均匀后用四分法取 500g 土样装入棕色磨口玻璃瓶中, 用封口膜封好, 贴上标签, 带回实验室,4 条件下冷藏,10 天内分析 2. 水样的采集与保存用采水器采集 0.3~0.5m 深度地面水的水样, 装入棕色磨口玻璃瓶中, 用封口膜封好, 贴上标签,24 小时内运送到实验室,4 条件下冷藏, 一周内分析二土壤和水样中多环芳烃的提取 1. 土壤样品中多环芳烃的提取称取 10.00g 新鲜土样, 加入等量无水 Na 2 SO 4 研磨均匀, 转入滤纸筒中, 再将滤纸筒置于索氏抽提器中在 100ml 圆底烧瓶中加入 60ml 二氯甲烷, 连接索氏抽提器, 加热回流 16~24 小时 2. 水样中多环芳烃的提取取水样 50ml 置于 150ml 分液漏斗中, 再向分液漏斗中加入 50ml 二氯甲烷, 轻轻反复颠倒 5~6 次后, 静置分层, 收集下层二氯甲烷溶液于 100ml 圆底烧瓶中图 5 1 Soxhlet 提取器三土壤和水样的提取物的净化将 100ml 圆底烧瓶中的提取液, 用水温控制为 36 的旋转蒸发仪浓缩至干然后, 向圆底烧瓶中加入 2ml 环己烷将浓缩物溶解另称取 1.00g 干燥硅胶于 25ml 小烧杯中, 加 10ml 正己烷浸泡 15 分钟, 然后装硅胶柱吸取圆底烧瓶中环己烷溶解物 0.5ml 过硅胶柱用 1:1 的正己烷和二氯甲烷混合液进行洗脱, 弃去前 1ml 洗脱液, 收集后面 2ml 洗脱液于 5ml 刻度试管中, 用高纯氮气吹干, 用超高效液相色谱测定 15 种 USEPA 优控的多环芳烃 27

28 四数据分析与处理根据实验获得的数据, 用简单的比值法作图, 分析样品中多环芳烃的来源 28

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