减压蒸馏
一、实验目的
? 1,学习减压蒸馏的基本原理。
? 2,掌握减压蒸馏的实验操作和技术。
二、基本原理
? 减压蒸馏 是分离可提纯有机化合物的常用方法
之一。它特别适用于那些在常压蒸馏时未达沸点
即已受热分解、氧化或聚合的物质。
? 液体的沸点是指它的蒸气压等于外界压力时的温
度,因此 液体的沸点是随外界压力的变化而变化
的, 如果借助于真空泵降低系统内压力,就可以
降低液体的沸点,这便是减压蒸馏操作的理论依
据。
? 液体有机化合物的沸点随外界
压力的降低而降低,温度与蒸
气压的关系见右图所以设法降
低外界压力,便可以降低液体
的沸点。沸点与压力的关系可
近似地用下式求出:
? p为蒸气压; T为沸点(热力学
温度); A,B为常数。如以 lgp
为纵坐标,
? 为横坐标,可以近似地得到一
直线。
TBAp ??lg
Tl g P = A B+
三、实验装置
蒸馏瓶
克氏蒸馏头
毛细管
抽气部分
水泵或油泵
接受器温度计
冷凝管
蒸馏部份
? 毛细管上端连有一段带螺旋夹 D 的橡皮管。螺旋
夹用以调节进入空气的量,使有极少量的空气进
入液体,呈微小气泡冒出,作为液体沸腾的气化
中心,使蒸馏平衡进行。接受器可用蒸馏瓶或抽
滤瓶充任,但切不可用平底烧瓶或锥形瓶。蒸馏
时若要收集不同的馏分而又不中断蒸馏,则可用
两尾或多尾接液管,多尾接液管的几个分支管与
圆底烧瓶(或厚壁试管)相连接。转动多尾接液
管,就可使不同的馏分进入指定的接受器中。
? 某些有机化合物压力与沸点的关系
沸点
/℃
压力 /Pa(mmHg)
水 氯苯 苯甲醛 水杨乙酯 甘油 蒽
101 325(760) 100 132 179 234 290 354
6 665(50) 38 54 95 139 204 225
3 999(30) 30 43 84 127 192 207
3 332(25) 26 39 79 124 188 201
2 666(20) 22 34.5 75 119 182 194
1 999(15) 17.5 29 69 113 175 186
1 333(10) 11 22 62 105 167 175
666(5) 1 10 50 95 156 159
? 根据蒸出液体的沸点不同,选用合适的热浴和冷
凝管。如果蒸馏的液体量不多而且沸点甚高,或
是低熔点的固体,也可不用冷凝管而将克氏蒸馏
头的支管通过接液管直接插入接受瓶的球形部分
中。蒸馏沸点较高的物质时,最好用石棉绳或石
棉布包裹蒸馏瓶的两颈,以减少散热。控制热浴
的温度,使它比液体的沸点高 20-30 ℃ 左右。
? 抽气部分
? 实验室通常用水泵或油泵进行减压。
? 水泵:系用玻璃或金属制成,其效能与其构造、
水压及水温有关。水泵所能达到的最低压力为当
时室温下的水蒸气压。例如在水温为 6-8 ℃ 时,
水蒸气压为 0.93-1.07kPa ;在夏天,若水温为
30 ℃,则水蒸气压为 4.2kPa 左右。
? 现在一般用循环水泵代替简单水泵,在使用时比
油泵更加方便、实用和简单。
? 油泵的效能决定于油泵的机械结构以及真空泵油
的好坏。好的油泵能抽至真空度为 13.3Pa,油
泵结构较精密,工作条件要求较严。蒸馏时,如
果有挥发性的有机溶剂、水或酸的蒸气,都会损
坏油泵。因为挥发性的有机溶剂蒸气被油吸收后,
就会增加油的蒸气压,影响真空效能。而酸性蒸
气会腐蚀油泵的机件。水蒸气凝结后与油形成浓
稠的乳浊液,破坏了油泵的正常工作,因此使用
时必须十分注意油泵的保护。
? 保护及测压装置部分
? 当用油泵进行减压时,为了防止易挥发的有机溶
剂、酸性物质和水气进入油泵,必须在馏液接受
器与油泵之间顺次安装冷却阱和几种吸收塔,以
免污染油泵用油、腐蚀机件致使真空度降低。吸
收塔又称干燥塔,通常设二个,前一个装无水氯
化钙(或硅胶),后一个装粒状氢氧化钠。有时
为了吸除烃类气体,可再加一个装石蜡片的吸收
塔。
? 实验室通常采用水银压力计来测量减压系统的压
力。封闭式水银压力计两臂液面高度之差即为蒸
馏系统中的真空度。测定压力时,可将管后木座
上的滑动标尺的零点调整到右臂的汞柱顶端线上,
这时左臂的汞柱顶端线所指示的刻度即为系统的
真空度。使用时应避免水或其它污染物入压力计
内,否则将严重影响其准确度。
? 在泵前还应接上一个安全瓶,瓶上的两通活塞 G
供调节系统压力及放气之用。减压蒸馏的整个系
统必须保持密封不漏气。
? 当被蒸馏物中含有低沸点的物质时,应先进行普通蒸
馏,然后用水泵减压蒸去低沸点物质,最后再用油泵
减压蒸馏。
? 在克氏蒸馏瓶中,放置待蒸馏的液体,装好仪器,旋
紧毛细管上的螺旋夹,打开安全瓶上的二通活塞,
然后开泵抽气。
? 逐渐关闭,从压力计上观察系统所能达到的真空度。
四、减压蒸馏步骤
? 开启冷凝水,选用合适的热浴加热蒸馏。
? 经常注意蒸馏情况和记录压力、沸点等数据。
? 蒸馏完毕时,和蒸馏过程中需要中断时(例如
调换毛细管、接受瓶)一样,灭去火源,撤去
热浴,待稍冷后缓缓解除真空,使系统内外压
力平衡后,方可关闭油泵。否则,由于系统中
的压力较低,油泵中的油就有吸入干燥塔的可
能。
加热蒸馏调节毛细管空气流量开泵抽气
进行普通蒸馏安装减压蒸馏装置 加入原料
收集产物
实验流程图
五、实验操作
? 1,乙酰乙酸乙酯的蒸馏
? 市售的乙酰乙酸乙酯中常含有少量的乙酸乙酯、
乙酸和水,由于乙酰乙酸乙酯在常压蒸馏时容易
分解产生去水乙酸,故必须通过减压蒸馏进行提
纯。
? 在 10mL 蒸馏瓶中,加入 20mL 乙酰乙酸乙酯,
按减压蒸馏装置图装好仪器,通过上述减压蒸馏
操作进行纯化。
? 乙酰乙酸乙酯沸点与压力的关系如下表:
? * 1mmHg ≈ 133Pa
? 纯粹乙酰乙酸乙酯的沸点为 180.4 ℃,折光率 =
1.4192 。
压力
mmHg * 760 80 60 40 30 20 18 14 12
沸点 /℃ 181 100 97 92 88 82 78 74 71
2,苯甲酰、呋喃甲醛或苯胺的蒸馏
? 用蒸馏乙酰乙酸乙酯同样的方法,通过减压蒸馏
提纯苯甲醛、呋喃甲醛或苯胺。减压蒸馏苯甲醛
时,要避免被空气中的氧所氧化。
? 在蒸馏之前,应先从手册上查出它们在不同压力
下的沸点,供减压蒸馏时参考。
六、实验关键及注意事项
? 仪器安装好后,先检查系统是否漏气,方法是:
关闭毛细管,减压至压力稳定后,夹住连接系统
的橡皮管,观察压力计水银柱有否变化,无变化
说明不漏气,有变化即表示漏气。为使系统密闭
性好,磨口仪器的所有接口部分都必须用真空油
脂润涂好。
? 检查仪器不漏气后,加入待蒸的液体,量不要超
过蒸馏瓶的一半,关好安全瓶上的活塞,开动油
泵,调节毛细管导入的空气量,以能冒出一连串
小气泡为宜。
? 当压力稳定后,开始加热。液体沸腾后,应注意
控制温度,并观察沸点变化情况。待沸点稳定时,
转动多尾接液管接受馏分,蒸馏速度以 0.5~ 1滴
/S为宜,蒸馏完毕,除去热源,慢慢旋开夹在毛细管
上的橡皮管的螺旋夹,待蒸馏瓶稍冷后再慢慢开启
安全瓶上的活塞,平衡内外压力,(若开得太快,水
银柱很快上升,有冲破测压计的可能 ),然后才关闭
抽气泵
七、思考题
? 1,具有什么性质的化合物需用减压蒸馏进行提纯?
? 2,使用水泵减压蒸馏时,应采取什么预防措施?
? 3,使用油泵减压时,要有哪些吸收和保护装置?其
作用是什么?
? 4,当减压蒸完所要的化合物后,应如何停止减压蒸
馏?为什么?
一、实验目的
? 1,学习减压蒸馏的基本原理。
? 2,掌握减压蒸馏的实验操作和技术。
二、基本原理
? 减压蒸馏 是分离可提纯有机化合物的常用方法
之一。它特别适用于那些在常压蒸馏时未达沸点
即已受热分解、氧化或聚合的物质。
? 液体的沸点是指它的蒸气压等于外界压力时的温
度,因此 液体的沸点是随外界压力的变化而变化
的, 如果借助于真空泵降低系统内压力,就可以
降低液体的沸点,这便是减压蒸馏操作的理论依
据。
? 液体有机化合物的沸点随外界
压力的降低而降低,温度与蒸
气压的关系见右图所以设法降
低外界压力,便可以降低液体
的沸点。沸点与压力的关系可
近似地用下式求出:
? p为蒸气压; T为沸点(热力学
温度); A,B为常数。如以 lgp
为纵坐标,
? 为横坐标,可以近似地得到一
直线。
TBAp ??lg
Tl g P = A B+
三、实验装置
蒸馏瓶
克氏蒸馏头
毛细管
抽气部分
水泵或油泵
接受器温度计
冷凝管
蒸馏部份
? 毛细管上端连有一段带螺旋夹 D 的橡皮管。螺旋
夹用以调节进入空气的量,使有极少量的空气进
入液体,呈微小气泡冒出,作为液体沸腾的气化
中心,使蒸馏平衡进行。接受器可用蒸馏瓶或抽
滤瓶充任,但切不可用平底烧瓶或锥形瓶。蒸馏
时若要收集不同的馏分而又不中断蒸馏,则可用
两尾或多尾接液管,多尾接液管的几个分支管与
圆底烧瓶(或厚壁试管)相连接。转动多尾接液
管,就可使不同的馏分进入指定的接受器中。
? 某些有机化合物压力与沸点的关系
沸点
/℃
压力 /Pa(mmHg)
水 氯苯 苯甲醛 水杨乙酯 甘油 蒽
101 325(760) 100 132 179 234 290 354
6 665(50) 38 54 95 139 204 225
3 999(30) 30 43 84 127 192 207
3 332(25) 26 39 79 124 188 201
2 666(20) 22 34.5 75 119 182 194
1 999(15) 17.5 29 69 113 175 186
1 333(10) 11 22 62 105 167 175
666(5) 1 10 50 95 156 159
? 根据蒸出液体的沸点不同,选用合适的热浴和冷
凝管。如果蒸馏的液体量不多而且沸点甚高,或
是低熔点的固体,也可不用冷凝管而将克氏蒸馏
头的支管通过接液管直接插入接受瓶的球形部分
中。蒸馏沸点较高的物质时,最好用石棉绳或石
棉布包裹蒸馏瓶的两颈,以减少散热。控制热浴
的温度,使它比液体的沸点高 20-30 ℃ 左右。
? 抽气部分
? 实验室通常用水泵或油泵进行减压。
? 水泵:系用玻璃或金属制成,其效能与其构造、
水压及水温有关。水泵所能达到的最低压力为当
时室温下的水蒸气压。例如在水温为 6-8 ℃ 时,
水蒸气压为 0.93-1.07kPa ;在夏天,若水温为
30 ℃,则水蒸气压为 4.2kPa 左右。
? 现在一般用循环水泵代替简单水泵,在使用时比
油泵更加方便、实用和简单。
? 油泵的效能决定于油泵的机械结构以及真空泵油
的好坏。好的油泵能抽至真空度为 13.3Pa,油
泵结构较精密,工作条件要求较严。蒸馏时,如
果有挥发性的有机溶剂、水或酸的蒸气,都会损
坏油泵。因为挥发性的有机溶剂蒸气被油吸收后,
就会增加油的蒸气压,影响真空效能。而酸性蒸
气会腐蚀油泵的机件。水蒸气凝结后与油形成浓
稠的乳浊液,破坏了油泵的正常工作,因此使用
时必须十分注意油泵的保护。
? 保护及测压装置部分
? 当用油泵进行减压时,为了防止易挥发的有机溶
剂、酸性物质和水气进入油泵,必须在馏液接受
器与油泵之间顺次安装冷却阱和几种吸收塔,以
免污染油泵用油、腐蚀机件致使真空度降低。吸
收塔又称干燥塔,通常设二个,前一个装无水氯
化钙(或硅胶),后一个装粒状氢氧化钠。有时
为了吸除烃类气体,可再加一个装石蜡片的吸收
塔。
? 实验室通常采用水银压力计来测量减压系统的压
力。封闭式水银压力计两臂液面高度之差即为蒸
馏系统中的真空度。测定压力时,可将管后木座
上的滑动标尺的零点调整到右臂的汞柱顶端线上,
这时左臂的汞柱顶端线所指示的刻度即为系统的
真空度。使用时应避免水或其它污染物入压力计
内,否则将严重影响其准确度。
? 在泵前还应接上一个安全瓶,瓶上的两通活塞 G
供调节系统压力及放气之用。减压蒸馏的整个系
统必须保持密封不漏气。
? 当被蒸馏物中含有低沸点的物质时,应先进行普通蒸
馏,然后用水泵减压蒸去低沸点物质,最后再用油泵
减压蒸馏。
? 在克氏蒸馏瓶中,放置待蒸馏的液体,装好仪器,旋
紧毛细管上的螺旋夹,打开安全瓶上的二通活塞,
然后开泵抽气。
? 逐渐关闭,从压力计上观察系统所能达到的真空度。
四、减压蒸馏步骤
? 开启冷凝水,选用合适的热浴加热蒸馏。
? 经常注意蒸馏情况和记录压力、沸点等数据。
? 蒸馏完毕时,和蒸馏过程中需要中断时(例如
调换毛细管、接受瓶)一样,灭去火源,撤去
热浴,待稍冷后缓缓解除真空,使系统内外压
力平衡后,方可关闭油泵。否则,由于系统中
的压力较低,油泵中的油就有吸入干燥塔的可
能。
加热蒸馏调节毛细管空气流量开泵抽气
进行普通蒸馏安装减压蒸馏装置 加入原料
收集产物
实验流程图
五、实验操作
? 1,乙酰乙酸乙酯的蒸馏
? 市售的乙酰乙酸乙酯中常含有少量的乙酸乙酯、
乙酸和水,由于乙酰乙酸乙酯在常压蒸馏时容易
分解产生去水乙酸,故必须通过减压蒸馏进行提
纯。
? 在 10mL 蒸馏瓶中,加入 20mL 乙酰乙酸乙酯,
按减压蒸馏装置图装好仪器,通过上述减压蒸馏
操作进行纯化。
? 乙酰乙酸乙酯沸点与压力的关系如下表:
? * 1mmHg ≈ 133Pa
? 纯粹乙酰乙酸乙酯的沸点为 180.4 ℃,折光率 =
1.4192 。
压力
mmHg * 760 80 60 40 30 20 18 14 12
沸点 /℃ 181 100 97 92 88 82 78 74 71
2,苯甲酰、呋喃甲醛或苯胺的蒸馏
? 用蒸馏乙酰乙酸乙酯同样的方法,通过减压蒸馏
提纯苯甲醛、呋喃甲醛或苯胺。减压蒸馏苯甲醛
时,要避免被空气中的氧所氧化。
? 在蒸馏之前,应先从手册上查出它们在不同压力
下的沸点,供减压蒸馏时参考。
六、实验关键及注意事项
? 仪器安装好后,先检查系统是否漏气,方法是:
关闭毛细管,减压至压力稳定后,夹住连接系统
的橡皮管,观察压力计水银柱有否变化,无变化
说明不漏气,有变化即表示漏气。为使系统密闭
性好,磨口仪器的所有接口部分都必须用真空油
脂润涂好。
? 检查仪器不漏气后,加入待蒸的液体,量不要超
过蒸馏瓶的一半,关好安全瓶上的活塞,开动油
泵,调节毛细管导入的空气量,以能冒出一连串
小气泡为宜。
? 当压力稳定后,开始加热。液体沸腾后,应注意
控制温度,并观察沸点变化情况。待沸点稳定时,
转动多尾接液管接受馏分,蒸馏速度以 0.5~ 1滴
/S为宜,蒸馏完毕,除去热源,慢慢旋开夹在毛细管
上的橡皮管的螺旋夹,待蒸馏瓶稍冷后再慢慢开启
安全瓶上的活塞,平衡内外压力,(若开得太快,水
银柱很快上升,有冲破测压计的可能 ),然后才关闭
抽气泵
七、思考题
? 1,具有什么性质的化合物需用减压蒸馏进行提纯?
? 2,使用水泵减压蒸馏时,应采取什么预防措施?
? 3,使用油泵减压时,要有哪些吸收和保护装置?其
作用是什么?
? 4,当减压蒸完所要的化合物后,应如何停止减压蒸
馏?为什么?