熔点沸点测定

熔点、沸点测定一、教学要求1.理解熔点、沸点测定的原理和意义。2.掌握测定熔点、沸点的操作技术二、预习内容1.熔点测定的原理及方法。2.沸点测定的原理及方法。3.b形管、熔点管、酒精灯的使用。4.熔点管装填固体。三、基本操作1.酒精灯的使用。2.b形管的使用。3.熔点管的使用。4.温度计读数。5.熔点管中装填固体样品。四、实验原理1、熔点的测定化合物的熔点是指在常压下该物质的固—液两相达到平衡时的温度。但通常把晶体物质受热后由固态转化为液态时的温度作为该化合物的熔点。纯净的固体有机化合物一般都有固定的熔点。在一定的外压下，固液两态之间的变化是非常敏锐的，自初熔至全熔(称为熔程)温度不超过0.5-1℃。若混有杂质则熔点有明确变化，不但熔点距扩大，而且熔点也往往下降。因此，熔点是晶体化合物纯度的重要指标。有机化合物熔点一般不超过350℃，较易测定，故可借测定熔点来鉴别未知有机物和判断有机物的纯度。在鉴定某未知物时，如测得其熔点和某已知物的熔点相同或相近时，不能认为它们为同一物质。还需把它们混合，测该混合物的熔点，若熔点仍不变，才能认为它们为同一物质。若混合物熔点降低，熔程增大，则说明它们属于不同的物质。故此种混合熔点试验，是检验两种熔点相同或相近的有机物是否为同一物质的最简便方法。熔点装置图：2、沸点的测定液体的分子由于分子运动有从表面逸出的倾向，这种倾向随着温度的升高而增大，进而在液面上部形成蒸气。当分子由液体逸出的速度与分子由蒸气中回到液体中的速度相等，液面上的蒸气达到饱和，称为饱和蒸气。它对液面所施加的压力称为饱和蒸气压。实验证明，液体的蒸气压只与温度有关。即液体在一定温度下具有一定的蒸气压。当液体的蒸气压增大到与外界施于液面的总压力（通常是大气压力）相等时，就有大量气泡从液体内部逸出，即液体沸腾。这时的温度称为液体的沸点。通常所说的沸点是指在101.3kPa下液体沸腾时的温度。在一定外压下，纯液体有机化合物都有一定的沸点，而且沸点距也很小（0.5－1℃）。所以测定沸点是鉴定有机化合物和判断物质纯度的依据之一。测定沸点常用的方法有常量法（蒸馏法）和微量法（沸点管法）两种。沸点测定装置图：见五、实验步骤1、熔点的测定毛细管法：①准备熔点管：将毛细管截成6～8cm长，将一端用酒精灯外焰封口（与外焰成40o角转动加热）。防止将毛细管烧弯、封出疙瘩。（思考题1）②装填样品：取0.1～0.2g预先研细并烘干的样品，堆积于干净的表面皿上，将熔点管开口一端插入样品堆中，反复数次，就有少量样品进入熔点管中。然后将熔点管在垂直的约40cm的玻璃管中自有下落，使样品紧密堆积在熔点管的下端，反复多次，直到样品高约2～3cm为止，每种样品装2～3根。（思考题2思考题3）③仪器装置：将b形管固定于铁架台上，倒入液体石蜡做为浴液，其用量以略高于b形管的上侧管为宜。（思考题4）将装有样品的熔点管用橡皮圈固定于温度计的下端（思考题5），使熔点管装样品的部分位于水银球的中部。然后将此带有熔点管的温度计，通过有缺口的软木塞小心插入b形管中，使之与管同轴，并使温度计的水银球位于b形管两支管的中间。④熔点测定：粗测：慢慢加热b形管的支管连接处，使温度每分钟上升约5℃。观察并记录样品开始熔化时的温度，此为样品的粗测熔点，作为精测的参考。精测：待浴液温度下降到30℃左右时，将温度计取出，换另一根熔点管，进行精测。开始升温可稍快，当温度升至离粗测熔点约10℃时，控制火焰使每分钟升温不超过1℃（思考题6思考题7）。当熔点管中的样品开始塌落，湿润，出现小液滴时，表明样品开始溶化，记录此时温度即样品的始熔温度。继续加热，至固体全部消失变为透明液体时再记录温度，此即样品的全熔温度（思考题8）。样品的熔点表示为：t始熔～t全熔。实测：尿素（已知物，133～135℃）、桂皮酸（未知物，132～133℃），混合物（尿素－桂皮酸＝1：1，100℃左右）。实验过程中，粗测一次，精测两次。2、沸点的测定微量法测定沸点：①沸点管的制备：沸点管由外管和内管组成，外管用长7～8厘米、内径0.2～0.3cm的玻璃管将一端烧熔封口制得，内管用市购的毛细管截取3～4cm封其一端而成。测量时将内管开口向下插入外管中。②沸点的测定：取1～2滴待测样品滴入沸点管的外管中（思考题9），将内管插入外管中，然后用小橡皮圈把沸点附于温度计旁，再把该温度计的水银球位于b形管两支管中间，然后加热。加热时由于气体膨胀，内管中会有小气泡缓缓逸出，当温度升到比沸点稍高时，管内会有一连串的小气泡快速逸出。这时停止加热，使溶液自行冷却，气泡逸出的速度即渐渐减慢。在最后一气泡不再冒出并要缩回内管的瞬间记录温度，此时的温度即为该液体的沸点，待温度下降15～20℃后，可重新加热再测一次（2次所得温度数值不得相差1℃）。按上述方法进行如下测定：CCl4沸点（76℃）。六、注意事项1.熔点管必须洁净。如含有灰尘等，能产生4—10OC的误差。2.熔点管底未封好会产生漏管。3.样品粉碎要细，填装要实，否则产生空隙，不易传热，造成熔程变大。4.样品不干燥或含有杂质，会使熔点偏低，熔程变大。5.样品量太少不便观察，而且熔点偏低；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。七、思考题和测试题思考题1：如果毛细管没有密封，会出现什么情况？思考题2：为什么需要用干净的表面皿？思考题3：如果样品管中样品没有压实对测定结果有何影响？思考题4：为什么可以用液体石蜡作为浴液？思考题5：橡皮圈要位于什么位置？为什么？思考题6：如何控制火焰温度？思考题7：接近熔点时升温速度为何要控制得很慢？如升温太快，有什么影响？思考题8：是否可以使用第一次测过熔点时已经熔化的有机化合物再作第二次测定呢？为什么？思考题9：如果待测样品取得多或过少对测定结果有何影响？思考题答案：思考题1答：会有液体石蜡进入毛细管内，影响观察固体熔解。思考题2答：防止向毛细管中混入杂质，使熔点测定不准确。思考题3答：固体物质熔解不完全，影响熔程的观察和熔点判断。思考题4答：液体石蜡的沸点较高。思考题5答：橡皮圈要位于浴液面的上方。如果位于液面下，随着温度升高，橡皮圈会膨胀，毛细管会脱落，使实验失败。思考题6答：酒精灯不时移开，暂缓加热。思考题7答：如果升温过快会使物质快速熔解，无法观察熔点距。思考题8答：不可以，这是因为第一次测过熔点后，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它结晶形式。思考题9答：如果待测样品取得过多，内管内液体压力较大，会使得最后一个气泡出来时不能真实反应沸点温度。如果样品取得过少，有可能还没测出沸点，液体就已经挥发完了。测试题1.化合物的熔点是指（）。A.常压下固液两相达到平衡时的温度B.任意常压下固液两相达到平衡时的温度测试题2.测定熔点的方法有（）。A.毛细管法B.熔点仪法C.蒸馏法D.分馏法测试题3.测熔点时，火焰加热的位置（）。A.b形管底部B.b形管两支管交叉处C.b形管上支管口处D.任意位置测试题4.测熔点时，温度计水银球的位置（）。A.b形管底部B.b形管两支管中间处C.液面下任意位置测试题5.测熔点时，橡皮圈位置（）。A.液面下B.液面上C.任意位置测试题6.微量法测沸点中，温度计水银球位置（）。A.b形管底部B.b形管两支管中间处C.液面下任意位置测试题7.微量法测沸点中，橡皮圈位置（）。A.液面下B.液面上C.任意位置测试题8.微量法测沸点中，熔点管如何放置（）。A．不用封口，直接放入内管中B.封口，封闭端向下放入内管中C.封口，封闭端向上放入内管中测试题9.微量法测沸点，应记录的沸点温度为（）。A.内管中第一个气泡出现时的温度B.内管中有连续气泡出现时的温度C.内管中最后一个气泡不再冒出并要缩回时的温度测试题10.在挥发性液体中加入不挥发溶质时（）A.对沸点无影响；B.沸点降低；C.沸点升高。测试题11.下列说法中错误的是（）A、熔点是指物质的固态与液态共存时的温度B、纯化合物的熔程一般介于0.5～1℃C、测熔点是确定固体化合物纯度的方便、有效的方法D、初熔的温度是指固体物质软化时的温度测试题12.下列说法中正确的是（）A、杂质使熔点升高,熔距拉长B、用石蜡油做油浴，不能测定熔点在200℃以上的熔点C、毛细管内有少量水，不必干燥D、用过的毛细管可重复测定测试题13.熔距（熔程）是指化合物（）温度的差。A、初熔与终熔。B、室温与初熔。C、室温与终熔。D、文献熔点与实测熔点。测试题14.毛细管法测熔点时，使测定结果偏高的因素是（）A、样品装得太紧B、加热太快C、加热太慢D、毛细管靠壁测试题15.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）熔点管底部未完全封闭，尚有一针孔。（3）熔点管不洁净。（4）样品未完全干燥或含有杂质。（5）样品研得不细或装得不紧密。（6）加热太快。测试题16.第一次测熔点时已经熔化的有机化合物是否可再作第二次测定？为什么？答案：1.A2.AB3.B4.B5.B6.B7.B8.C9.C10.C11.D12.B13.A14.B15.答（1）管壁太厚样品受热不均匀，熔点测不准，熔点数据易偏高，熔程大。（2）熔点管底部未完全封闭有一针孔，空气会进人，加热时，可看到有气泡从溶液中跑出接着溶液进人，结晶很快熔化，也测不准，偏低。（3）熔点管不洁净，等于样品中有杂质，致使测得熔点偏低，熔程加大。（4）样品未完全干燥，内有水分和其它溶剂，加热，溶剂气化，使样品松动熔化，也使所测熔点数据偏低，熔程加大．样品含有杂质的话情况同上。（5）样品研得不细和装得不紧密，里面含有空隙，充满空气，而空气导热系数小传热慢，会使所测熔点数据偏高熔程大。(6）加热太快，升温大快，会使所测熔点数据偏高，熔程大，所以加热不能太快。这一方面是为了保证有充分的时间让热量由管外传至管内，以使固体熔化。另一方面因观察者不能同时观察温度计所示度数和样品的变化情况，只有缓慢加热才能使此项误差变小。16.答：不可以，这是因为第一次测过熔点后，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它结晶形式。