学生实验有机化学基本操作

1、 有机化学实验基本操作 2006.06.26在实验过程中，为了提高反应速度，经常要对反应体系进行加热。另外，在分离、提纯化合物以及测定化合物的一些物理常数时，也常常需要加热。 实验室常用的热源有：煤气灯、酒精灯、电炉、电热套、红外灯等。 加热方式有： 1.明火加热 2.水浴加热 3.油浴加热 4.沙浴加热 5.电热套加热一、加热操作1.明火加热 （1）烧瓶、烧杯等不能直接放到明火上加热，受热不均，容易炸裂。试管？ （2）用电炉、酒精灯加热，要通过石棉网。 （3）不能用此方式加热低沸点化合物。2.水浴加热所加热的物料温度在80以下时，可选用水浴加热。（1）勿将容器触及水浴底部。（2）在水浴中放一

2、温度计，可以通过控制热源来控制水浴温度。3.油浴加热所加热的物料温度在80300之间时，可选用油浴加热。实验室中常用的浴油有甘油、硅油、真空泵油等，甘油可以安全加热到150，且较便宜；硅油和真空泵油可以安全加热到250，甚至可以加热到300。操作时要注意：（1）勿将容器触及水浴底部。（2）在油浴中放一温度计，通过控制热源来控制温度。（3）用明火加热油浴时要十分小心，避免火灾。 4.沙浴加热所加热的物料温度在300以上时，可选用沙浴加热。 所选用的沙子要清洁、干燥而且越细越好。 为加强沙子的传热能力和减少沙子的散热速度， 容器底部的沙子要薄一些，容器周围的沙层要厚一些。 5.电热套加热 加热热敏

3、性强的有机物时，要保持烧瓶与电热套间留有空隙，以避免局部过热。 选用电热套和烧瓶大小要合适，否则会影响加热效果。 实验操作时防止有机物洒入电热套而引起火灾。在实验室中，有些反应的中间体在室温下是不稳定的，必须在低温下进行；有的为放热反应，常产生大量的热，使反应难以控制；有些化合物的分离、提纯要求在低温下进行等等。通常根据不同的要求，选用合适的制冷技术： 1.自然冷却 2.冷风冷却和流水冷却 3.冷冻剂冷却 实验室最常用的冷冻剂是冰水混合物。 如果要求制冷温度冷却到0以下、20（100克碎冰和30克氯化钠的混合物）以上，可用冰盐水溶液。二、冷却操作另外，实验室中还常用的冷却剂有：液氨冷却剂，温度

4、可达33；干冰（固体二氧化碳）和乙醇混合物冷冻剂，温度可达72；干冰和乙醚、丙酮或氯仿混合物冷冻剂，温度可达78；液氮冷冻剂，温度可达118。操作时要注意：温度低于38时，不能用水银温度计，应改为内装有有机液体的低温温度计。除去固体、液体或气体中所含的少量水份和有机溶剂的操作过程叫干燥。许多化学实验必须在无水条件下进行，这就要求所用的原料、溶剂和仪器都要干燥，实验过程中还要防止空气中的水汽进入反应器；否则会影响产品的质量和产率；有机化合物在蒸馏前必须进行干燥，以防加热使某些化合物发生水解或与水形成共沸混合物、定性定量分析、结构分析等等。三、干燥操作物理干燥方法： 自然晾干、烘干、真空干燥、分馏

5、、共沸蒸馏和吸附等化学干燥方法： 氯化钙、氯化镁、硫酸镁、硫酸钠等（生成水合物） 金属钠、五氧化磷等（和水反应）干燥剂选择的原则： 不能与被干燥的物质反应（干燥液体）；不能溶解于被干燥物质中（干燥液体）；干燥剂的吸水容量要大；干燥剂的吸水效能要高。分子筛和氯化钙？1.液体的干燥.利用蒸馏、分馏或共沸混合物去水操作温度要低于液体物质的分解点。.使用干燥剂脱水 （1）加入干燥剂后液体由浑浊变澄清并不说明该液体已经干燥。透明与否与水在化合物中的溶解度有关。通常每10ml液体约需0.5g-1.0g干燥剂。（2）块状干燥剂如氯化钙，使用时应破碎成黄豆大小的颗粒，但不要太细。 （3）在常温下干燥，一般不可

6、在高温下干燥（干燥剂吸水形成水合物的过程是个可逆过程，高温是水合物会失水，降低干燥性能。）2. 固体物质的干燥固体物质的干燥，主要是除去残留在固体上的少量低沸点溶剂，如水、乙醇、乙醚、丙酮和苯等。.自然晾干自然干燥适用于在空气中稳定、不分解、不吸潮的固体。.高温干燥对热稳定、不易升华、熔点较高的化合物可以用恒温烘箱、真空恒温烘箱（适用于在高温下易分解的固体物质的干燥）或红外干燥箱烘干。控制好加热温度.常温干燥器干燥对于易分解或易升华的固体不能加热干燥，可在干燥器内干燥（普通干燥器 、真空干燥器干燥 ）。 3.气体的干燥实验室中发生的气体常常有酸雾、水气和其它有毒气体，通常用干燥管、洗气瓶和干燥

7、塔对气体进行净化，即为气体的干燥。用洗气瓶干燥时注意：根据气体的性质来选择吸收剂，如酸液可吸收碱，碱液可吸收酸，浓硫酸可吸收水等。用干燥管和干燥塔干燥时注意： （1）根据物料的性质选择好干燥剂，如颗粒活性炭、氢氧化钠、无水氯化钙、离子交换树脂、分子筛等干燥等。 （2）干燥管和干燥塔中要用脱脂棉和玻璃毛等将干燥剂隔离固定。熔点是固体物质的固液两态在一个大气压下达到平衡时的温度。纯净的固体化合物熔程0.51.0。实验室常用的熔点测定法有： 毛细管熔点测定法 显微熔点测定仪法四、熔点的测定操作毛细管熔点测定法注意事项：毛细管直径11.5mm、长7cm左右填充样品高度23mm。操作时要注意：（1）固定

8、温度计的软木塞要有一小的开口。（2）温度计插入的位置，要控制水银球在提勒管上下两叉管之间。（3）毛细管固定于温度计上的位置，要控制毛细管底部在水银球中间。 （4）控制加热速度，开始加热快些为23/分钟，离熔点1015时为1/分钟。 （5）用提勒管第二次测定熔点时，要使加热介质冷却至比粗测出的熔点低20要用装有样品的新的毛细管。 （6）每支毛细管只可用于一次测定。（7）利用毛细管准确测定一未知样品的熔点，可以快速升温先粗测一熔点。重结晶是提纯固体化合物常用的方法之一。操作步骤一般分为：溶剂选择、溶解、脱色、热过滤、结晶、冷过滤及固体的干燥。选择溶剂根据“相似相溶”原理。溶剂选择的原则：不与被提纯

9、物质起化学反应在高温时能溶解多量的被提纯物质，在低温时能溶解少量的被提纯物质。对杂质的溶解度非常大或非常小。容易挥发，易结晶分离出去。能给出较好的结晶。无毒或毒性较小，便于操作。五、重结晶和过滤操作样品的溶解：（1）对于用热敏性物质的重结晶，不能将容器放在石棉网上加热。（2）控制热源温度，尽量防止水份挥发。（3）圆底烧瓶配回流冷凝管重结晶操作补加溶剂时，要从冷凝管的上口加溶剂。 活性炭脱色：（1）活性炭的用量一般为样品质量分数的11.5（2）加入活性炭时要在溶液稍冷后加入，以免爆沸。（3）控制热源温度，尽量防止水份挥发。热过滤有两种方式：采用颈短而粗的普通漏斗（1）保温套中保温介质的预热要提前

10、进行，温度为不低于溶剂的沸点5，但不允许高于溶剂的沸点，且在热过滤过程中一直处于保温状态。 （2）采用普通漏斗进行热过滤前不需要用溶剂润湿。 （3）若滤纸上析出较多结晶时，必须用刮刀刮回到原来的容器中，再加少量的溶剂加热溶解、过滤，滤液合并。 对不易挥发溶剂的溶液进行热过滤，可以采用 布氏漏斗或砂芯漏斗进行减压热过滤。 （1）吸滤瓶和布氏漏斗要事先预热，预热温度应高于 溶剂沸点温度510左右。预热时要梯度升温。 （2）布氏漏斗的下端斜口对准抽滤口的侧口。 （3）滤纸要比布氏漏斗的内径略小，但必须将布氏漏 斗 的小孔完全盖住。 （4）用一表面皿盖住漏斗，防止溶剂挥发。 （5）注意滤饼的洗涤操作。

11、析出结晶（1）将热过滤溶液冷却（自然冷却、冷水浴冷却、冰水浴冷却、冰盐水浴冷却等）。（2）冷却完毕如仍没有结晶析出，可用玻棒在液面下摩擦器壁，或加该化合物作为晶种、用玻棒蘸出溶液于空气中挥发掉溶剂后放于溶液中搅拌都可加速结晶析出。（3）冷却至温度后的结晶时间不少于0.5小时。蒸馏是提纯液体物质和分离混合物的一种常用的方法,两种不共沸的化合物其沸点相差30以上时，可以通过常压蒸馏将它们分开。通过蒸馏还可以测出化合物的沸点。常压蒸馏装置主要由圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、直型冷凝管、接引管和接收器组成。六、常压蒸馏操作 操作时要注意：（1）所蒸馏的液体体积应占蒸馏烧瓶容量的1/32/3。（2）温度计水

12、银球的上限应和蒸馏头侧管的下限在同一水平线上。（3）如果被蒸馏液体的沸点在140以上，则改用空气冷凝管。 （4）接引管的支管与大气相通。如果蒸馏出物质易受潮分解，可以在接收器上连接一个氧化钙或其它干燥管。如果蒸馏出的物质有毒，则可以装配一个气体吸收装置或通入室外。（5）最后蒸馏瓶中液体绝对不能蒸干。 沸点的测定分为常量法和微量法。常量法的装置和操作与蒸馏相同。微量法测沸点装置由沸点管、提勒管（或b形管）或烧杯、温度计组成。 沸点管有内外两管组成，内管是长约5cm、一端封闭、内径为1mm的毛细管；外管是长78cm、一端封闭、内径为45mm的小玻璃管。 （1）若用提勒管（或b形管）加热，则应调节温

13、度计的位置使水银球位于上下两叉管中间。 （2）若用烧杯加热，则为了加热均匀，需要不断搅拌。（3）沸点管使装样品的部分位于温度计水银球的中部。 七、沸点的测定操作 液体混合物中的各组分，若其沸点相差不太大，则用普通蒸馏法就难以精确分离，而应当用分馏。最精密的分馏设备已能将沸点相差仅12的混合物分开,实际上分馏相当于多次蒸馏。实验室中简单的分馏装置包括热源、蒸馏烧瓶、分馏柱、温度计、冷凝管和接收器等八、分馏操作实验室常用的分馏柱有填充式分馏柱和刺形分馏柱（或称维氏分馏柱）：填充式分馏柱是在柱内填充一些制成各种形状的惰性材料，目的是增加表面积，如各种形状的金属片、陶瓷环、玻璃珠、玻璃管等。填充式分馏

14、柱分馏效率较高。刺形分馏柱结构简单，较填充式分馏柱粘附的液体少，但分馏效率较低。简单分馏操作时要注意：（1）所分馏的液体体积不应超过分馏烧瓶容量的1/2（2）为减少柱内热量的散发，宜将分馏柱用石棉绳等 包缠起来。 （3）根据待分液体的沸点范围，选择合适的热浴加热。控制溜出液速度，如果分馏速度太快，馏出物纯度将下降但也不宜太慢，否则上升的蒸气时断时续，馏出温度有所波动。 精密分馏：当液体混合物各组分的沸点相差很近时，常采用具有高效率的分馏柱（称精馏柱）来达到分离的目的。柱身装有保温套，保证柱身温度与待分馏的物质的沸点相近，以利于建立汽液平衡；控制一定的回流比。（1）所分馏的液体体积不应超过分馏烧

15、瓶容量的1/2 （2）根据待分馏液体的沸点范围，选择合适的热浴加热。不要在石棉网上直接用火加热。（3）控制好温度使蒸馏液进行液泛2次以上。（4）控制好合适的回流比。 减压蒸馏适用于在常压下沸点较高及常压蒸馏时易发生分解、氧化、聚合等反应的热敏性有机化合物的分离提纯。减压蒸馏也称为真空蒸馏。 常用的减压蒸馏系统可分为蒸馏系统、真空系统、安全系统和测压系统四部分。蒸馏部分由圆底烧瓶、克氏蒸馏头、冷凝管、多头接引管和接收器组成。 九、减压蒸馏操作 真空系统：实验室常用的有水环式真空泵和油泵。水泵所能达到的最低压力为当时室温下的水蒸气压；油泵的效能决定于油泵的机械结构以及真空泵油的好坏（油的蒸气压必须

16、很低），好的油泵能抽至绝压13.3Pa。 安全系统：是由安全瓶和分别装有无水氯化钙、氢氧化钠、石蜡片等的吸收塔构成。安全瓶的作用不仅是防止压力下降或停泵时油（或水）倒吸流入接收瓶中造成产品污染，而且还可以防止物料进入减压系统。吸收塔的作用是保护油泵。 测压系统一般用水银压力计或压力表，也可用带有压力表的水环式真空泵直接测得。 减压蒸馏操作时要注意：（1）所蒸馏的液体体积不应超过蒸馏烧瓶容量的1/2（2）蒸馏瓶和接收瓶均不能使用不耐压的平底仪器（如锥形瓶、平底烧瓶等）和薄壁或有破损的仪器。（3）整套仪器必须装配紧密，所有接头密封。（4）若蒸馏对空气敏感的物质，要用氮气鼓泡搅拌。（5）减压蒸馏待压

17、力稳定后，蒸馏瓶内液体中有连续平稳的小气泡通过。如果气泡太大可能有两种情况：一是进气量太大，二是真空度太低。（6）蒸馏速度控制在每秒12滴。在压力稳定及化合物较纯时，沸程应控制在12范围内。（7）停止蒸馏时，应先撤走热源，打开毛细管上的螺旋夹，待稍冷却后，慢慢地打开安全瓶上的放空阀，使压力计（表）恢复到零的位置，再关泵。（8）减压蒸馏前，应将低沸点的物质先用简单蒸馏或水泵减压蒸馏的方法除去。加热温度以产品不分解为准。水蒸气蒸馏主要用于蒸馏与水不混容、不反应，并且具有一定挥发性（一般在近100时，蒸气压不小于1.33kPa）的有机化合物。水蒸气蒸馏广泛用于在常压蒸馏时达到沸点后易分解物质的提纯和

18、从天然原料中分离出液体产物和固体产物。水蒸汽蒸馏有直接水蒸气蒸馏和间接水蒸气蒸馏 。直接水蒸气蒸馏操作注意事项：（1）蒸馏瓶内液体不宜超过其容积1/3。（2）蒸出液速度和补加水速度控制基本一致。十、水蒸气蒸馏操作 间接水蒸气蒸馏操作时要注意：（1）水蒸汽发生器中水量要足够多，水位控制1/32/3。（2）蒸馏瓶可选用圆底烧瓶，也可用三口瓶。（3）瓶内液体不宜超过其容积1/3。（4）蒸馏开始前可对蒸馏瓶中的物料预热至80左右。（5）在蒸馏过程中，若在插入水蒸气发生器中的玻璃管内，蒸气突然上升至几乎喷出时，说明蒸馏系统内压增高，可能系统内发生堵塞。应立刻打开螺旋夹，移走热源，停止蒸馏，待故障排除后方

19、可继续蒸馏。（6）在蒸馏过程中，要保持水蒸气平稳，否则会发生液体倒吸现象。若发生液体倒吸时，应打开螺旋夹。（7）蒸馏完毕，一定先打开冷阱上的螺旋夹，再移走水蒸汽发生气热源。 很多物质彼此间能形成共沸混合物，可以利用该性质，从混合物中将某中物质带出或除掉，起到纯化或提高反应收率的目的。 如乙酸正丁酯合成操作时要注意：（1）选用合适的共沸溶剂。（2）安装装置要正，圆底烧瓶事先干燥！ （3）分水时要一滴一滴的分，保持水层液面原来的高度 十一、共沸蒸馏操作 升华是固体化合物提纯的又一种手段。有常压升华装置和减压升华装置。可以用升华来提纯的化合物要具有的性质：被提纯的固体化合物在低于熔点时，就可以产生足

20、够大的蒸气压（一般不低于2.67kPa）。固体化合物中杂质的蒸气压较低，有利于分离。十二、升华操作。常压升华操作时要注意：（1）升华温度一定要控制在固体化合物熔点以下。（2）被升华的固体化合物一定要干燥，如有溶剂将会影响升华后固体的凝结。（3）滤纸上的孔应尽量大一些，以便蒸气上升时顺利通过滤纸，在滤纸的上面和漏斗中结晶，否则将会影响晶体的析出。 1.固体物质的抽提固体物质的萃取，通常是用长期浸出法或采用索氏提取器（又叫脂肪抽出器）。前者是靠溶剂长期的浸润溶解而将固体物质中需要的物质浸出来。这种方法不需要任何特殊容器，但效率不高，而且溶剂的需要量较大。索氏提取器是利用溶剂回流及虹吸原理，在不增加

21、溶剂用量的情况下，使固体物质连续不断地与新鲜的萃取剂接触，被纯的溶剂所萃取，从而提高了效率。十三、萃取分离操作索氏提取器操作时注意事项：（1）萃取前应先将固体物质研细，以增加溶剂浸润的面积。滤纸筒的直径略小于索氏提取器的内径，一端用棉线扎紧，被提取物亦不能漏出滤纸筒，以免堵塞虹吸管。（2）装样时被提取物高度不能超过虹吸管，否则被提取物不能被溶剂充分浸泡，影响提取效果。（3）加溶剂量：在索氏提取器中加入溶剂，加到虹吸管刚好溢流时再多加入20-30ml。注意在圆底烧瓶中加沸石。2. 液体物质的萃取实验室中常用分液漏斗进行液体萃取，操作时注意：（1）萃取溶剂一般为溶液体积的1/3，萃取次数35次。（

22、2）指向斜上方，打开考克放气（3）分液时要打开玻塞、下层液旋开活塞从下层放，上层液从上口倒出。（4）萃取时可以利用“盐析效应”（5）破乳（特别是碱性溶液）的方法：长时间静置；加入少量电解质；加少量酸、过滤等。 柱层析（也称柱色谱）是分离、纯化和鉴定有机化合物的重要方法之一。柱层析的基本原理是利用混合物中各组分在某一物质中的吸附或溶解性能（即分配）的不同，或其他亲和作用性能的差异，使混合物的溶液流经该种物质，进行反复的吸附或分配等作用，从而将各组分分开。流动的混合物溶液成为流动相，固定的物质称为固定相（可以是固体或液体）。十四、柱层析操作柱色谱（柱上层析）一般分：吸附柱色谱和分配柱色谱。 在分配柱色谱中以硅胶、硅藻土和纤维素为支持剂，以吸收较大量的液体作为固定相，而支持剂本身不起支持作用。纸色谱？实验室中最常用的是吸附柱色谱。吸附剂（固定相）为表面积大，经过活化的多孔性或粉状固体。如氧化铝和硅胶合适的吸附剂所具有的条件：（1）吸附剂与被吸附物及展开剂均无化学反应。（2）颗粒大小均匀。通常使用的吸附剂颗粒大小以100目至150目为宜。实验室一般用氧化铝和硅胶。其中，氧化铝的极性更大一些，它是一种高活性和强吸附的极性物质，对极性较强的物质吸附力强