有机化学实验
作者： 傅春玲主编
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简介：3有机化合物的分离和提纯
在有机化学、生命科学研究领域，经常要碰到化合物的结构测定。无论物理常数测定、宫能团分析还是波谱分析都需要纯物质，而实际工作中，需要鉴定的化合物往往是不纯的，这就要求我们提纯待测样品。再说有机化学反应，往往除反应产物外还伴随着副反应的产物，此外，还存在未反应完全的原料及有机溶剂等，它们与所需要的产物一起组成一个混合物，这些都要求我们把所需要的产物从混合物中分离出来。
有机化合物的分离和提纯方法有蒸馏、分馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏、萃取、重结晶及色谱方法。本章着重介绍利用这些方法分离提纯有机物的原理及其应用范围，并通过实验操作使学生熟悉和掌握现代有机化学的分离和提纯技术。
3．1蒸馏
蒸馏是分离和提纯液体有机化合物最常用的方法之一。通过蒸馏还可以测定液体化合物的沸点(常量法)，所以对鉴定纯粹的液体有机化合物也有一定的意义。
3．1．1简单蒸馏
[实验9]简单蒸馏
1．实验目的
(1)了解蒸馏法分离提纯液体有机化合物的原理。
(2)掌握蒸馏的实验装置、操作技术及其应用。
2．实验原理
液体的分子由于分子热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。液体
加热，它的蒸气压就随着温度升高而增大(图3．1)。当液体的蒸气压增大到与外界大气压相等
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。
将液体加热至沸腾，使液体气化，然后再将蒸气冷凝为液体，这两个过程的联合操作称为
蒸馏。很明显，蒸馏可将易挥发和不易挥发的物质分离开来，也可将沸点不同的液体混合物分离开来。若蒸馏沸点差别较大的液体混合物时(至少相差30℃以上)，高沸点的组分则留在蒸馏瓶内，这样就达到了分离和提纯的目的。
纯粹的液体有机化合物在一定的压力下具有恒定的沸点，但是具有固定沸点的液体不一定都是纯粹的化合物，因为某些化合物常和其他组分形成二元或三元共沸混合物，它们也有恒定的沸点。例如：95．57％的乙醇和4．43％的水组成的二元共沸混合物，其沸点是78．17℃，因此不能认为沸点恒定的物质就是纯物质。
3．仪器和药品
(1)仪器：
加热套，温度计(100℃)，圆底烧瓶(50mL)，蒸馏图3．1温度与蒸气压关系图
头，直型冷凝管。
接液管，锥形瓶，橡皮管，铁架台，铁夹，铁拳。
(2)药品：
工业酒精。
4．实验操作
(1)蒸馏装置及其安装。
实验室的蒸馏装置主要包括加热汽化装置、冷凝装置和接受装置三部分。图3．2为常用的
蒸馏装置，由蒸馏瓶、温度计、冷凝管、接液管和接受瓶组成。
①蒸馏烧瓶。蒸馏烧瓶是蒸馏时常用的仪器，液体在瓶内受热汽化，蒸气经蒸馏头进入冷
凝管。根据蒸馏物的体积选择合适的蒸馏瓶(圆底烧瓶)。蒸馏物的体积一般不要超过蒸馏瓶容积的2／3，也不要少于1／3，否则沸腾时液体容易冲出或损失较大。
②温度计。磨口温度计可直接插入蒸馏头，普通温度计通常借助于木塞或橡皮塞把温度计固定在蒸馏头的上口处。温度计水银球的上线应和蒸馏头侧管的下线在同一水平线上。温度计位置偏高或偏低会使测得的沸点偏低或偏高。
③冷凝管。蒸气在冷凝管中冷凝为液体，液体的沸点高于140℃时用空气冷凝管(图3．
2b)，低于140℃时用直型冷凝管(图3．2a)，冷凝管下端侧管为进水口，上端出水口应向上，以保证套管内充满水。
④接受器。由接液管和锥形瓶或圆底烧瓶组成。用不带支管的接液管时，接液管与接受瓶
之间不可用塞子连结，以免造成密闭体系，使体系压力过大而发生爆炸。而蒸馏低沸点易燃的
液体，应用带支管的接液头，在支管口上接一根橡皮管通下水道。
安装仪器顺序一般都是自下而上，从左到右。要准确端正，横平竖直。无论从正面或侧面
观察，全套仪器装置的轴线都要在同一平面内。铁架应整齐地置于仪器的背面。可将安装仪器
概括为四个字，即稳、妥、端、正。稳，即稳固牢靠；妥，即妥善安装，消除一切不安全因素
；端，即端正，整齐；正，即正确地使用和选用仪器。
(2)蒸馏操作。
①加料。蒸馏装置安装完毕后，首先要检查各部位连接处是否紧密不漏气。然后向烧瓶内
投入数粒沸石，再把待蒸馏的液体通过长颈漏斗注入蒸馏烧瓶内，以免液体从支管流出。
②加热。加热前应先开启冷凝管的冷却水，后加热。调整火力使馏出液的速度以每秒钟1
～2滴为宜。
⑧观察沸点及收集馏出液。蒸馏前至少需要准备两个接受器，因为在达到所需物质的沸
点前，常有沸点较低的液体先蒸出，这部分馏出液称为“前馏分”。将前馏分蒸完，温度趋于
稳定后，蒸出的就是较纯的物质。这时应更换一个干净且干燥的接收器收集，记下此时的温度
范围。若有规定，就按规定的温度范围收集。即使杂质含量很少，也不要蒸干，当烧瓶中残留
少量(约O．5～1mL)液体时，应停止蒸馏，以免蒸馏瓶破裂及发生爆炸事故。
蒸馏完毕，应先停止加热，然后停止通冷却水，拆卸仪器，其顺序与装配时相反。
(3)工业酒精的蒸馏
按图3．2(a)搭好实验装置。在50mL圆底烧瓶中通过长颈漏斗小心地加入30mL浅黄色混浊
的工业酒精，加入2～3粒沸石，塞好带有温度计的塞子，通人冷凝水，然后用电热套加热。开
始时加热速度可快些，并注意观察蒸馏瓶中的现象和温度计读数的变化。
当瓶内液体开始沸腾时，蒸气前沿逐渐上升，待到达温度计时，温度计读数急剧上升。调
节加热速度，控制流出的液滴以每秒钟1～2滴为宜。当温度计读数升至77_C时换一个已称量的
干燥锥形瓶作接受器，收集77～79℃的馏分。当瓶内只剩下少量(约O．5～1mL)液体时，即可
停止蒸馏。称量所收集馏分的重量，计算回收率。
注释
[1]如果液体中几乎不存在空气，瓶壁又非常洁净和光滑，形成气泡就非常困难，加热时液体的温度可能上升到超过沸点很多而不沸腾，这种现象称为过热现象。此时，一旦有一个气泡形成，由于该液体在此温度下的蒸气压已大大超过大气压，因此上升的气泡迅速增加，甚至将液体冲出反应瓶，这种现象称为“暴沸”。为了防止液体在加热过程中的过热现象，常加入沸石、素瓷片或一端封口的毛细管，这些物质受热后能产生细小的气泡成为液体气化中心，可以避免发生暴沸现象。当加热后才发现未加入沸石时，应使液体冷却后再加，否则也会引起暴沸。
[2]冷却水的流速以能保持让蒸气充分冷凝为宜。通常只需保持缓缓的水流即可。
[3]蒸馏有机溶剂均应用小口接受器，如锥形瓶等。
[4]95％乙醇为一共沸混合物，而非纯物质，它具有恒定的沸点和组成，不能用普通蒸馏法进行分离。
思考题
1．蒸馏液体时为什么要加沸石?
2．温度计的水银球上部为什么要与蒸馏头支管口的下部在同一水平线上?
3．为什么冷凝水要从冷凝管下端流入，从上端流出?
……
