《浙江大学化学系》PPT课件 23页

升华浙江大学化学系\n一、实验目的1、熟练掌握常压升华的基本原理操作.2、掌握利用升华分离提纯物质的方法.3、初步了解减压升华原理和操作.\n二、基本原理升华是纯化固体有机化合物的又一种手段，它是由固体有机物受热直接汽化为蒸气，然后由蒸气又直接冷凝为固体的过程。由于升华是由固体直接汽化，因此并不是所有的固体物质都能用升华方法来纯化的。而只能适用于那些在不太高的温度下有足够大蒸气压力[高于2.666kPa(20mmHg)]的固体物质。利用升华方法可除去不挥发杂质，或分离不同挥发度的固体混合物。其优点是纯化后的物质纯度比较高，但操作时间长，损失较大。因此实验室里一般用于较少量（1-2g）化合物的纯化。\n一般对称性较高的固体物质，其熔点较高，并且在熔点温度以下往往具有较高的蒸气压，因此这类物质常常采用升华的方法来提纯。为了深入地了解升华的原理，首先应研究固、液、气三相平衡，如图1。ST表示固相与气相平衡时固相的蒸气压曲线。TW是液相与气相平衡时液相的蒸气压曲线。\n图1图1\nTV为固相与液相的平衡曲线，此曲线与其它两曲线在T处相交。T为三相点，在这一温度和压力下，固、液、气三相处于平衡状态。各化合物在固态、液态相互处于平衡状态时的温度与压力是各不相同的。也就是说各化合物的三相点不相同。严格地说，一个化合物的真正熔点是固、液两相在大气压下处于平衡状态时的温度。在三相点T的压力是固、液、气三相处于平衡状态的蒸气压，所以三相点的温度和真正的熔点有些差别。然而这种差别非常小，通常只是几分之一度，因此在一定的压力下，TV曲线偏离垂直方向很小。\n从图1可见，在三相点以下，化合物只有气、固两相。若温度降低，蒸气就不再经过液态而直接变为固态。所以一般的升华操作在三相点温度以下进行。若某化合物在三相点温度以下的蒸气压很高，则汽化速率很大，这样就很容易从固态直接变成蒸气，而且此化合物蒸气压随温度降低而下降，稍一降低温度，即可由蒸气直接变成固体，此化合物在常压下比较容易用升华方法来纯化。例如：六氯乙烷的三相点温度为186℃，压力为103.9kPa(780mmHg)。\n在185℃时的蒸气压已达101.3kPa(760mmHg)，因而在低于186℃时就完全由固相直接挥发成蒸气，中间不经过液态阶段，而樟脑的三相点温度为179℃，压力为49.3kPa(370mmHg)。在160℃时蒸气压为29.1kPa(218.5mmHg)，未达到熔点时已有相当高的蒸气压，只要缓慢地加热至低于179℃时，它就可以升华。蒸气遇到冷的表面就凝结于上面，这样蒸气压始终维持在49.3kPa，直到升华完毕。假使很快地将樟脑加热，蒸气压超过三相点的平衡压力，则开始熔化为液体，所以升华时加热应缓慢。\n和液态化合物的沸点相似，固体化合物的蒸气压等于固体化合物表面所受压力时的温度，即为该固体化合物的升华点。常压下不易升华的物质，如在减压下升华，可得到较满意的结果。也可采用在减压下通入少量空气或惰性气体以加快蒸发的速度，通入气体应注意通入的量，以不致影响真空度为好。\n三、常压升华通用的常压升华装置如图2（1），（2），（3）所示，必须注意冷却面与升华物质的距离应尽可能近些。因为升华发生在物质的表面，所以待升华物质应预先粉粹。\n图2.常压升华装置图2\n将升华物质放入蒸发皿中，见图2（1），铺均匀，上面覆盖一张穿有很多小孔的滤纸，然后将大小合适的玻璃漏斗倒盖在上面，漏斗颈口塞一点棉花或玻璃毛，减少蒸气外逸。在石棉网上缓慢加热蒸发皿（最好用砂浴或其他热浴），小心调节火焰，控制浴温低于升华物质的熔点。使其慢慢升华。蒸气通过滤纸孔上升，冷却后凝结在滤纸上或漏斗壁。必要时漏斗外可用湿滤纸或湿布冷却。\n通入空气或惰性气体进行升华的装置见图2（2）。当物质开始升华时，通入空气或惰性气体，以带出升华物质，遇冷（或自来水冷却）即冷凝于壁上。\n四、常见的升华物质化合物熔点熔点下蒸气压化合物熔点熔点下蒸气压二氧化碳-57526.9苯54.8六氯乙烷168104萘800.9樟脑17949.3苯甲酸1220.8碘11412邻苯二甲酸酐1311.2蒽2185.5\n图例碘的升华图3\n图4干冰的升华\n五、减压升华减压升华如图5，把待升华的固体物质放入吸滤管中，将装有“冷凝指”的橡皮塞，严密地塞住管口，利用水泵或油泵减压，吸滤管浸入水浴或油浴中，缓慢加热，升华物质冷凝于指形冷凝管的表面。无论常压或减压升华，加热都应尽可能保持在所需要的温度，一般常用水浴、砂浴和油浴等热浴进行加热较为稳妥。\n减压升华装置图5\n六、升华注意事项1、预先查阅文献,确定是否能够升华及采用何种升华方式.2、加热升温速度应缓慢,不可太快,以防止升华物熔融或烧焦.3、升华完成后,一定要等冷却后再刮取产品,防止温度过高而大量挥发.\n4、滤纸安放太高，升华物蒸气不易升入滤纸以上结晶；安放太低，则易受杂质污染。5、本实验的关键操作是在整个升华过程中都需用小火间接加热。如温度太高，会使产品发黄，被升华物很快烤焦；温度太低，升华物会在蒸发皿内壁上结出，与残渣混在一起。6、本实验可与茶叶提取咖啡因的实验合在一起做。\n七、思考题1、白炽灯泡通常做成“梨形”。请查阅有关资料。了解电灯泡做成梨形有什么道理？2、雾凇是一种冰雪美景，吉林市的雾凇更是特别，它与桂林山水、路南石林、长江三峡齐名，被称为中国的四大自然奇观。查找资料，找出“雾凇美景为何吉林独俏”的原因。七、思考题\n3、升华有何优缺点？凡固体有机物是否均可用升华方法纯化？4、升华中加热温度为什么要控制在升华物熔点以下？\nhPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(unVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%nWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1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