蒸餾的原理及操作和注意事項

1、蒸餾的原理及操作和注意事項蒸餾是提純液體物質(zhì)和分離混合物的一種常用的方法。通過蒸餾還可以測出化合物的沸點，所以它對鑒定純粹的液體有機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動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)其溫度達到沸點時，也即液體的蒸氣壓等于外壓時（達到飽和蒸氣壓），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，也可將沸點不同的液體混

2、合物分離開來。（液體混合物各組分的沸點必須相差很大，至少30oC以上才能達到較好的分離效果）。純粹的液體有機化合物在一定壓力下具有一定的沸點。但由于有機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（高于或低于其中的每一組分）。因此具有固定沸點的液體不一定都是純粹的化合物。一般不純物質(zhì)的沸點取決于雜質(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，溶液的沸點比純物質(zhì)的沸點略有提高（但在蒸餾時，實際上測量的并不是溶液的沸點，而是逸出蒸氣與其冷凝液平衡時的溫度，即是餾出液的沸點而不是瓶中蒸餾液的沸點）；若雜質(zhì)是揮發(fā)性的，則蒸餾時液體的沸點會逐漸上升；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、溫度計套管、溫度計、冷凝管、接液管和接受瓶等組成。蒸餾液體沸點在140oC以下時，用直形冷凝管；蒸餾液體沸點在140oC以上時，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化合物用空氣冷凝管已可達到冷卻目的。蒸餾易吸潮的液體時，在接液管的支管處應(yīng)連一干燥管

4、；蒸餾易燃的液體時，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。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，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，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與蒸餾瓶連接。鐵夾

5、不應(yīng)夾得太緊或太松，以夾住后稍用力尚能轉(zhuǎn)動為宜（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，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。為了使蒸餾順利進行，在液體裝入燒瓶后和加熱之前，必須在燒瓶內(nèi)加入1-2粒沸石。因為燒瓶的內(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行。當(dāng)添加新的沸石時，必須等燒瓶內(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。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，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選擇加熱裝置，被蒸餾液體的沸點在80oC以下時，用熱水浴加熱；液體沸點在100oC以上時，在石棉網(wǎng)上用簡易空氣浴或者用油浴加熱；液體溫度在200oC以上時，用砂浴、空氣浴及電熱套等加熱。 用水冷凝管時，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，溫度急劇上升。當(dāng)溫度上升到被蒸餾物質(zhì)沸點上下1oC時，將加熱強度調(diào)節(jié)到每秒鐘流出1-2滴的速度。在整個蒸餾過程中，應(yīng)使溫度計水銀球上常有被冷凝的液滴。此時的溫度即為液體與蒸氣平衡時的溫度。溫度計的讀數(shù)就是液體（餾出液）的沸點。蒸餾時加熱

9、的火焰不能太大，否則會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，這樣由溫度計讀得的沸點會偏高；另一方面，蒸餾也不能進行得太慢。否則由于溫度計的水銀球不能為餾出液蒸氣充分浸潤而使溫度計上所讀得的沸點偏低或不規(guī)則。（3）收集餾分：進行蒸餾前，至少要準(zhǔn)備兩個接受瓶。因為在達到預(yù)期物質(zhì)的沸點之前，帶有沸點較低的液體先蒸出。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)，這時應(yīng)更換一個潔凈干燥的接受瓶接受，記下這部分液體開始餾出時和最后一滴時溫度計的讀數(shù)，即是該餾分的沸程（沸點范圍）。一般液體中或多或少含有一些高沸點雜質(zhì)，在所需要的餾分蒸完后

10、，若再繼續(xù)升高加熱溫度，溫度計的讀數(shù)會顯著升高，若維持原來的加熱強度，就不會有餾液蒸出，溫度會下降。這時就應(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 在蒸餾操作中，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：（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物質(zhì)時尤其需注意。一般地，加熱浴的溫度不能比蒸餾物質(zhì)的沸點高出30oC。整個蒸餾過程要隨時添加浴液，以保持浴液液面超過瓶中的液面至少一公分。 （2） 蒸餾高沸點物質(zhì)時，由于易被冷凝，往往蒸氣未到達蒸餾燒瓶的側(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)的沸點和飽和蒸氣壓，以決定何時（即在什么溫度時）收集餾分。 （4） 蒸餾燒瓶應(yīng)當(dāng)采用圓底燒瓶。沸點在40-150oC的液體可采用150以上的液體，或沸點雖在150oC以下，對熱不穩(wěn)常壓的簡單蒸餾。對于沸

12、點在定、易熱分解的液體，可以采用減壓蒸餾和水蒸汽蒸餾。減壓精餾的特點及注意事項：1、在減壓的情況下，物系的相對揮發(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)的泡點下降，易于用低壓汽進行組織生產(chǎn)；4、減少熱分解。首先，確定是簡單的分餾，不是蒸餾，確定組分間的沸點差應(yīng)該小于30度，否則應(yīng)該采用簡單地蒸餾即可。其實兩者的要點差不多。沸點差大于30-40度的一般都很好分離，沸點差小于30度時較難分離，需要采用分餾的方法。但是要注意，如果沸點太高，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干燥器

13、，但別把系統(tǒng)密封。根據(jù)要分離的組分的沸點差選擇合適的分餾柱，柱太短則分離效果不好，太長則太費時間，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，否則很有可能帶進產(chǎn)物中。冷凝系統(tǒng)要有足夠的效率，沸點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合適的溫度計（由沸點決定，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，如果沒有太高的對無水的要求，可以加入一點沸石，防止爆沸。如果有很高的無水無氧的要求，