蒸餾的原理及操作和注意事項(xiàng)

1、蒸餾的原理及操作和注意事項(xiàng)蒸餾是提純液體物質(zhì)和分離混合物的一種常用的方法。通過蒸餾還可以測(cè)出化合物的沸點(diǎn)，所以它對(duì)鑒定純粹的液體有機(jī)化合物也具有一定的意義。一、蒸餾原理 液體的分子由于分子運(yùn)動(dòng)有從表面逸出的傾向，這種傾向隨著溫度的升高而增大，即液體在一定溫度下具有一定的蒸氣壓，當(dāng)其溫度達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)，也即液體的蒸氣壓等于外壓時(shí)（達(dá)到飽和蒸氣壓），就有大量氣泡從液體內(nèi)部逸出，即液體沸騰。一種物質(zhì)在不同溫度下的飽和蒸氣壓變化是蒸餾分離的基礎(chǔ)。將液體加熱至沸騰，使液體變?yōu)檎魵?，然后使蒸氣冷卻再凝結(jié)為液體，這兩個(gè)過程的聯(lián)合操作稱為蒸餾。很明顯，蒸餾可將易揮發(fā)和不易揮發(fā)的物質(zhì)分離開來，也可將沸點(diǎn)不同的液體混

2、合物分離開來。（液體混合物各組分的沸點(diǎn)必須相差很大，至少30oC以上才能達(dá)到較好的分離效果）。純粹的液體有機(jī)化合物在一定壓力下具有一定的沸點(diǎn)。但由于有機(jī)化合物常和其它組分形成二元或三元共沸混合物（或恒沸混合物），他們也有一定的沸點(diǎn)（高于或低于其中的每一組分）。因此具有固定沸點(diǎn)的液體不一定都是純粹的化合物。一般不純物質(zhì)的沸點(diǎn)取決于雜質(zhì)的物理性質(zhì)以及它和純物質(zhì)間的相互作用：假如雜質(zhì)是不揮發(fā)的，溶液的沸點(diǎn)比純物質(zhì)的沸點(diǎn)略有提高（但在蒸餾時(shí)，實(shí)際上測(cè)量的并不是溶液的沸點(diǎn)，而是逸出蒸氣與其冷凝液平衡時(shí)的溫度，即是餾出液的沸點(diǎn)而不是瓶中蒸餾液的沸點(diǎn)）；若雜質(zhì)是揮發(fā)性的，則蒸餾時(shí)液體的沸點(diǎn)會(huì)逐漸上升；或者由

3、于組成了共沸混合物，在蒸餾過程中溫度可保持不變，停留在某一范圍內(nèi)。二、蒸餾操作        1.       蒸餾裝置及安裝 最簡(jiǎn)單的蒸餾裝置，如圖28所示。常壓蒸餾裝置主要由蒸餾燒瓶、蒸餾頭、溫度計(jì)套管、溫度計(jì)、冷凝管、接液管和接受瓶等組成。蒸餾液體沸點(diǎn)在140oC以下時(shí)，用直形冷凝管；蒸餾液體沸點(diǎn)在140oC以上時(shí)，由于用水冷凝管溫差大，冷凝管容易爆裂，故應(yīng)改用空氣冷凝管高沸點(diǎn)化合物用空氣冷凝管已可達(dá)到冷卻目的。蒸餾易吸潮的液體時(shí)，在接液管的支管處應(yīng)連一干燥管

4、；蒸餾易燃的液體時(shí)，在接液管的支管處接一膠管通入水槽，并將接受瓶在冰水浴中冷卻。安裝儀器的順序一般是自下而上，從左到右，全套儀器裝置的軸線要在同一平面內(nèi)，穩(wěn)妥、端正。 安裝步驟：先從熱源開始，在鐵架臺(tái)上放好煤氣燈，再根據(jù)煤氣燈的高低依次安裝鐵圈、石棉網(wǎng)（或水浴、油浴等），然后安裝蒸餾瓶（即燒瓶）、蒸餾頭、溫度計(jì)。注意瓶底應(yīng)距石棉網(wǎng)1-2mm，不要觸及石棉網(wǎng)；用水浴或油浴時(shí)，瓶底應(yīng)距水?。ɑ蛴驮。╁伒?-2cm。蒸餾瓶用鐵夾垂直夾好。安裝冷凝管時(shí)，用合適的橡皮管連接冷凝管，調(diào)整它的位置使與已裝好的蒸餾瓶高度相適應(yīng)并與蒸餾頭的側(cè)管同軸，然后松開固定冷凝管的鐵夾，使冷凝管沿此軸移動(dòng)與蒸餾瓶連接。鐵夾

5、不應(yīng)夾得太緊或太松，以?shī)A住后稍用力尚能轉(zhuǎn)動(dòng)為宜（完好的鐵夾內(nèi)通常墊以橡皮等軟性物質(zhì)，以免夾破儀器）。在冷凝管尾部通過接液管連接接受瓶（用錐形瓶或圓底燒瓶）。正式接受餾液的接受瓶應(yīng)事先稱重并做記錄。（注意：夾鐵夾的十字頭的螺口要向上，夾子上的旋把也要向上，以便于操作）。安裝時(shí)，燒瓶夾與冷凝管夾應(yīng)分別夾在燒瓶的瓶頸口以及冷凝管的中部。溫度計(jì)水銀球的上限應(yīng)和蒸餾頭的側(cè)管的下限在同一水平線上。蒸餾頭與冷凝管連接成臥式，冷凝管的下口與接液管連接。冷凝水應(yīng)從冷凝管的下口流入，上口流出，以保證冷凝管中始終充滿水。        

6、         蒸餾裝置                         140oC以上蒸餾裝置         2.       蒸餾操

7、作 （1）加料：根據(jù)蒸餾物的量，選擇大小合適的蒸餾瓶，蒸餾液體一般不要超過蒸餾瓶容積的2/3，也不要少于1/3。將液體小心倒入蒸餾瓶（或用漏斗），加入1-2粒沸石。安好裝置。為了使蒸餾順利進(jìn)行，在液體裝入燒瓶后和加熱之前，必須在燒瓶?jī)?nèi)加入1-2粒沸石。因?yàn)闊康膬?nèi)表面很光滑，容易發(fā)生過熱而突然沸騰，致使蒸餾不能順利進(jìn)行。當(dāng)添加新的沸石時(shí)，必須等燒瓶?jī)?nèi)的液體冷卻到室溫以后才可加入，否則有發(fā)生急劇沸騰的危險(xiǎn)。沸石只能使用一次，當(dāng)液體冷卻之后，原來加入的沸石即失去效果，所以繼續(xù)蒸餾時(shí)，須加入新的沸石。在常壓蒸餾中，具有多孔、不易碎、與蒸餾物質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，均可用作沸石。常用的沸石是切成1-2

8、毫米的素?zé)胀粱蛩榈拇善?。?）加熱： 根據(jù)被蒸餾的液體的沸點(diǎn)選擇加熱裝置，被蒸餾液體的沸點(diǎn)在80oC以下時(shí)，用熱水浴加熱；液體沸點(diǎn)在100oC以上時(shí)，在石棉網(wǎng)上用簡(jiǎn)易空氣浴或者用油浴加熱；液體溫度在200oC以上時(shí)，用砂浴、空氣浴及電熱套等加熱。 用水冷凝管時(shí)，先由冷凝管下口緩緩?fù)ㄈ肜渌?，自上口流出引至水槽中，然后就可以開始加熱了。當(dāng)蒸餾瓶中的物質(zhì)開始沸騰時(shí)，溫度急劇上升。當(dāng)溫度上升到被蒸餾物質(zhì)沸點(diǎn)上下1oC時(shí)，將加熱強(qiáng)度調(diào)節(jié)到每秒鐘流出1-2滴的速度。在整個(gè)蒸餾過程中，應(yīng)使溫度計(jì)水銀球上常有被冷凝的液滴。此時(shí)的溫度即為液體與蒸氣平衡時(shí)的溫度。溫度計(jì)的讀數(shù)就是液體（餾出液）的沸點(diǎn)。蒸餾時(shí)加熱

9、的火焰不能太大，否則會(huì)在蒸餾瓶的頸部造成過熱現(xiàn)象，使一部分液體的蒸氣直接受到火焰的熱量，這樣由溫度計(jì)讀得的沸點(diǎn)會(huì)偏高；另一方面，蒸餾也不能進(jìn)行得太慢。否則由于溫度計(jì)的水銀球不能為餾出液蒸氣充分浸潤(rùn)而使溫度計(jì)上所讀得的沸點(diǎn)偏低或不規(guī)則。（3）收集餾分：進(jìn)行蒸餾前，至少要準(zhǔn)備兩個(gè)接受瓶。因?yàn)樵谶_(dá)到預(yù)期物質(zhì)的沸點(diǎn)之前，帶有沸點(diǎn)較低的液體先蒸出。這部分餾液稱為“前餾分”或“餾頭”。前餾分蒸完，溫度趨于穩(wěn)定后，蒸出的就是較純的物質(zhì)，這時(shí)應(yīng)更換一個(gè)潔凈干燥的接受瓶接受，記下這部分液體開始餾出時(shí)和最后一滴時(shí)溫度計(jì)的讀數(shù)，即是該餾分的沸程（沸點(diǎn)范圍）。一般液體中或多或少含有一些高沸點(diǎn)雜質(zhì)，在所需要的餾分蒸完后

10、，若再繼續(xù)升高加熱溫度，溫度計(jì)的讀數(shù)會(huì)顯著升高，若維持原來的加熱強(qiáng)度，就不會(huì)有餾液蒸出，溫度會(huì)下降。這時(shí)就應(yīng)停止蒸餾。 蒸餾完畢，先應(yīng)滅火，然后停止通水，拆下儀器。拆除儀器的順序和裝配的順序相反，先取下接受瓶，然后拆下接液管、冷凝管、蒸餾頭和蒸餾瓶等。2.       注意事項(xiàng) 在蒸餾操作中，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：（1） 控制好加熱溫度。如果采用加熱浴，加熱浴的溫度應(yīng)當(dāng)比蒸餾液體的沸點(diǎn)高出若干度，否則難以將被蒸餾物蒸餾出來。加熱浴溫度比蒸餾液體沸點(diǎn)高出的越多，蒸餾速度越快。但是，加熱浴的溫度也不能過高，否則會(huì)導(dǎo)致蒸餾瓶和冷凝器上部的蒸氣壓

11、超過大氣壓，有可能產(chǎn)生事故，特別是在蒸餾低沸點(diǎn)物質(zhì)時(shí)尤其需注意。一般地，加熱浴的溫度不能比蒸餾物質(zhì)的沸點(diǎn)高出30oC。整個(gè)蒸餾過程要隨時(shí)添加浴液，以保持浴液液面超過瓶中的液面至少一公分。 （2） 蒸餾高沸點(diǎn)物質(zhì)時(shí)，由于易被冷凝，往往蒸氣未到達(dá)蒸餾燒瓶的側(cè)管處即已經(jīng)被冷凝而滴回蒸餾瓶中。因此，應(yīng)選用短頸蒸餾瓶或者采取其它保溫措施等，保證蒸餾順利進(jìn)行。 （3） 蒸餾之前，必須了解被蒸餾的物質(zhì)及其雜質(zhì)的沸點(diǎn)和飽和蒸氣壓，以決定何時(shí)（即在什么溫度時(shí)）收集餾分。 （4） 蒸餾燒瓶應(yīng)當(dāng)采用圓底燒瓶。沸點(diǎn)在40-150oC的液體可采用150以上的液體，或沸點(diǎn)雖在150oC以下，對(duì)熱不穩(wěn)常壓的簡(jiǎn)單蒸餾。對(duì)于沸

12、點(diǎn)在定、易熱分解的液體，可以采用減壓蒸餾和水蒸汽蒸餾。減壓精餾的特點(diǎn)及注意事項(xiàng)：1、在減壓的情況下，物系的相對(duì)揮發(fā)度是減小的；2、在減壓情況下，氣體的體積加大，單位塔的處理能力下降；3、在減壓情況下，物質(zhì)的泡點(diǎn)下降，易于用低壓汽進(jìn)行組織生產(chǎn)；4、減少熱分解。首先，確定是簡(jiǎn)單的分餾，不是蒸餾，確定組分間的沸點(diǎn)差應(yīng)該小于30度，否則應(yīng)該采用簡(jiǎn)單地蒸餾即可。其實(shí)兩者的要點(diǎn)差不多。沸點(diǎn)差大于30-40度的一般都很好分離，沸點(diǎn)差小于30度時(shí)較難分離，需要采用分餾的方法。但是要注意，如果沸點(diǎn)太高，最好采用減壓蒸餾或水汽蒸餾。 接著是要搭好裝置，要注意，如果要得到很純的產(chǎn)物，這最好在裝置的尾部加上一個(gè)干燥器

13、，但別把系統(tǒng)密封。根據(jù)要分離的組分的沸點(diǎn)差選擇合適的分餾柱，柱太短則分離效果不好，太長(zhǎng)則太費(fèi)時(shí)間，要合理選擇。裝置接口處不能漏氣，但也千萬不要用真空硅酯涂抹，否則很有可能帶進(jìn)產(chǎn)物中。冷凝系統(tǒng)要有足夠的效率，沸點(diǎn)很低的要用冰浴冷凝。在加熱的油浴或水浴中以及分餾柱上各加一個(gè)合適的溫度計(jì)（由沸點(diǎn)決定，一般加熱的油浴的溫度要比容器內(nèi)的原料液的溫度高15-20度左右，這也是確定加熱溫度的參考數(shù)據(jù)），位置油浴中的只要水銀球完全沒入油中，且不與加熱器直接接觸，分餾柱上的是水銀球的上端位于分餾柱支管下沿延長(zhǎng)線上。 第三，開始蒸餾后，切忌加熱速度太快，且加熱要均勻，如果沒有太高的對(duì)無水的要求，可以加入一點(diǎn)沸石，防止爆沸。如果有很高的無水無氧的要求，