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实验室基础操作汇总(二)

2020.10.12

4、酸液

常用酸液为浓硫酸,可热至250-270℃,当热至300℃左右时则分解,生成白烟,若酌加硫酸钾,则加热温度可升到350℃左右。

上述混合物冷却时,即成半固体或固体,因此,温度计应在液体未完全冷却前取出。

5、砂浴

砂浴一般是用铁盆装干燥的细海砂(或河沙),把反应容器半埋砂中加热。加热沸点在80℃以上的液体时可以采用,特别适用于加热温度在220℃以上者,但砂浴的缺点是传热慢,温度上升慢,且不易控制,因此,砂层要薄一些。砂浴中应插入温度计。温度计水银球要靠近反应器。

6、金属浴

选用适当的低熔合金,可加热至350℃左右,一般都不超过350℃。否则,合金将会迅速氧化。

二、冷却与冷却剂

在有机实验中,有时须采用一定的冷却剂进行冷却操作,在一定的低温条件下进行反应,分离提纯等。例如:

(1) 某些反应要在特定的低温条件下进行的,才利于有机物的生成,如重氮化反应一般在0℃-5℃进行;

(2) 沸点很低的有机物,冷却时可减少损失;

(3) 要加速结晶的析出;

(4) 高度真空蒸馏装置(一般有机实验很少运用)。

根据不同的要求,选用适当的冷却剂冷却,最简单的是用水和碎冰的混合物,可冷却至0℃-5℃,它比单纯用冰块有较大的冷却效能。因为冰水混合物与容器的器壁充分接触。若在碎冰中酌加适量的盐类,则得冰盐混合冷却剂的温度可在0℃以下,例如:普通常用的食盐与碎冰的混合物(33:100),其温度可由始温-1℃降至-21.3℃。但在实际操作中温度约-5℃~-18℃。冰盐浴不宜用大块的冰,而且要按上述比例将食盐均匀撤布在碎冰上,这样冰冷效果才好。

除上述冰浴或水盐浴外,若无冰时,则可用某些盐类溶于水吸热作为冷却剂使用,参阅表2-1及表2-2。

表2-1  用两种盐及水(冰)组成的冷却剂

盐类及其用量(克)温 度℃

始   温冷   冻

对100克水


NH4Cl     31KNO3       20+20-7.2
NH4Cl     24NaNO3      53+20-5.8
NH4NO3    79NaNO3      61+20-14
对100克冰


NH4Cl     26KNO3       13.5
-17.9
NH4Cl     20NaCl       40
-30
NH4Cl     13NaNO3      37.5
-30.1
NH4NO3    42NaCl       42
-40

表2-2  用一种盐及水(冰)组成的冷却剂

盐   类用   量(克)温   度,℃
始   温冷   冻


(每100克水)

KCl30+13.6+0.6
CH3COONa·3H2O95+10.7-4.7
NH4Cl30+13.3-5.1
NaNO375+13.2-5.3
NH4NO360+13.6-13.6
CaCl2·6H2O167+10-15

(每100克冰)

NH4Cl25-1-15.4
KCl30-1-11.1
NH4NO345-1-16.7
NaNO350-1-17.7
NaCl33-1-21.3
CaCl2·6H2O2040-19.7

溶剂类干燥与干燥剂

有机物干燥的方法大致有物理方法(不加干燥剂)和化学方法(加入干燥剂)两种。物理方法如吸收、分馏等,近年来应用分子筛来脱水,在实验室中常用化学干燥法,其特点是在有机液体中加入干燥剂,干燥剂与水起化学反应(例如Na + H2O→NaOH + H2↑)或同水结合生成水化物,从而除去有机液体所含的水分,达到干燥的目的。用这种方法干燥时,有机液体中所含的水分不能太多(一般在百分之几以下)。否则,必须使用大量的干燥剂,同时有机液体因被干燥剂带走而造成的损失也较大。

一、液体的干燥

(1) 常用干燥剂

常用干燥剂的种类很多,选用时必须注意下列几点:

① 干燥剂与有机物应不发生任何化学变化,对有机物亦无催化作用;

② 干燥剂应不溶于有机液体中;

③ 干燥剂的干燥速度快,吸水量大,价格便宜。

常用干燥剂有下列几种:

1) 无水氯化钙价廉、吸水能力大,是最常用的干燥剂之一,与水化合可生成一、二、四或六水化合物(在30℃以下)。它只适于烃类、卤代烃、醚类等有机物的干燥,不适于醇、胺和某些醛、酮、酯等有机物的干燥,因为能与它们形成络合物。也不宜用作酸(或酸性液体)的干燥剂。

2) 无水硫酸镁它是中性盐,不与有机物和酸性物质起作用。可作为各类有机物的干燥剂,它与水生成MgSO4·7H2O(48℃以下)。价较廉,吸水量大,故可用于不能用无水氯化钙来干燥的许多化合物。

3) 无水硫酸钠,它的用途和无水硫酸镁相似,价廉,但吸水能力和吸水速度都差一些。与水结合生成NaSO4·10H2O(37℃以下)。当有机物水分较多时,常先用本品处理后再用其它干燥剂处理。

4) 无水碳酸钾、吸水能力一般,与水生成K2CO3·2H2O,作用慢,可用干燥醇、酯、酮、腈类等中性有机物和生物碱等一般的有机碱性物质。但不适用于干燥酸、酚、或其它酸性物质。

5) 金属钠、醚、烷烃等有机物用无水氯化钙或硫酸镁等处理后,若仍含有微量的水分时,可加入金属钠(切成薄片或压成丝)除去。不宜用作醇、酯、酸、卤烃、醛、酮及某些胺等能与碱起反应或易被还原的有机物的干燥剂。现将各类有机物的常用干燥剂列表如下。

表3-1  各类有机物的常用干燥剂

液态有机化合物适用的干燥剂
醚类、烷烃、芳烃CaCl2、Na、P2O5
醇类K2CO3、MgSO4、Na2SO4、CaO
醛类MgSO4、Na2SO4
酮类MgSO4、Na2SO4、K2CO3
酸类MgSO4、Na2SO4
酯类MgSO4、Na2SO4、K2CO3
卤代烃CaCl2、MgSO4、Na2SO4、P2O5
有机碱类(胺类)NaOH、KOH

(2) 液态有机化合物干燥的操作

液态有机化合物的干燥操作一般在干燥的三角烧瓶内进行。把按照条件选定的干燥剂投入液体里,塞紧(用金属钠作干燥剂时则例外,此时塞中应插入一个无水氯化钙管,使氢气放空而水气不致进入),振荡片刻,静置,使所有的水分全被吸去。如果水分太多,或干燥剂用量太少,致使部分干燥剂溶解于水时,可将干燥剂滤出,用吸管吸出水层,再加入新的干燥剂,放置一定时间,将液体与干燥剂分离,进行蒸馏精制。

二、固体的干燥

从重结晶得到的固体常带水分或有机溶剂,应根据化合物的性质选择适当的方法进行干燥。

(1) 自然晾干

这是最简便,最经济的干燥方法。把要干燥的化合物先在滤纸上面压平,然后在一张滤纸上面薄薄地摊开,用另一张滤纸复盖起来,在空气中慢慢地凉干。

(2) 加热干燥

对于热稳定的固体可以放在烘箱内烘干,加热的温度切忌超过该固体的熔点,以免固体变色和分解,如属需要可在真空恒温干燥箱中干燥。

(3) 红外线干燥

特点是穿透性强,干燥快。

(4) 干燥器干燥

对易吸湿或在较高温度干燥时,会分解或变色的可用干燥器干燥,干燥器有普通干燥器和真空干燥器两种。


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