一、时间、地点
时间:2007年10月18日上午。
地点:华东理工大学奉贤校区有机化学实验室己301。
二、实验原理
蒸馏(Distillation)和分馏(Fractionation)是分离、提纯有机化合物最重要最常用的方法之一。应用分馏柱将几种沸点(b.p.)相近的混合物进行分离的方法称为分馏,它在化学工业和实验室中被广泛应用。普通蒸馏主要用于分离两种或两种以上沸点相差较大的液体混合物,而分馏可分离和提纯沸点相差较小的液体混合物。现在最精密的分馏设备能够将沸点相差仅1-2℃的液体混合物分离。从理论上来讲,只要对蒸馏的馏出液经过反复多次的普通蒸馏,就可以达到分离目的,但这样操作既烦琐、费时又浪费极大,而应用分馏则能克服这些缺点,提高分离的效率。
分流操作是使沸腾的混合物蒸汽通过分馏柱,在柱内蒸汽中高沸点组分被柱外冷空气冷凝变成液体,回流烧瓶中,使继续上升的蒸汽中低沸点组分含量相对增加,冷凝液在回流途中与上升的蒸汽进行热量与质量的交换,上升的蒸汽中,高沸点组分又被冷凝下来,低沸点组分继续上升,在柱中如此反复的气化、冷凝。当分馏柱效率足够高时,首先从柱上面出来的是纯度较高的低沸点组分,随着温度的升高,后蒸出来的是高沸点组分,留在蒸馏烧瓶的是一些不易挥发的物质。
在本次实验中,要分离的是约60%的乙醇水溶液。我们要收集的馏分是蒸汽温度78℃,此馏分中乙醇的质量百分比浓度(The mass concentration)将达到90%左右。残留物主要是水,可弃去。
四、实验步骤及注意事项
- 将100mL浓度约为60%的乙醇水溶液倒入250mL的园底烧瓶中,加入两粒沸石(Zeolite),安装好分馏装置,分馏柱应缠紧石棉绳。注意:装置应该稳定、不倾斜、气密性好。
- 打开冷凝水,用加热锅加热圆底烧瓶(也可以用水浴加热),至瓶内溶液沸腾,蒸汽慢慢升入分馏柱。此时要严格控制加热温度,使蒸汽慢慢上升至柱顶。
- 当蒸汽温度为78℃时,收集馏分。若之前已有馏分,此时应该换用接收器。保持馏出液的滴下速度为每秒1~2滴。
- 外界条件不变的条件下,当温度持续下降时,停止加热,所得馏出液应该为约50~60mL。
- 用酒精比重计(Alcoholimeter)测定馏出液的质量百分比浓度。
- 记录馏出液的馏出温度范围、质量分数、体积及前馏分和残留液的体积。
五、实验技巧及注意事项
- 温度计的水银球应该放置在刺形分馏柱与支管连接处稍下部,过高或过低都会影响馏分的纯度。
- 应该加入沸石以防止暴沸。在液体沸腾时不可补加沸石,因为这也会引起激烈沸腾。
