初步实验及物理常数测定

第二章初步实验及物理常数测定第一节初步观察实验第二节物理常数的测定思考题第一节初步观察实验目的

通过简单的试验对试样进行探索，对试样的可能组成作初步判断；使以后的分析工作方向更为明确；缩小试样范围，节省分析时间。

在初步实验中肯定或否定的结果都能提供有用的信息。由于初步实验在指导以后的实验、选择分离方法等方面具有很重要的意义，因此，初步实验应仔细进行，结论应力求准确。

初步试验物理状态颜色气味水灼烧试验光谱试验例子元素定性薄层色谱溶度分组元素分析没有检出氮，在以后的分析中就可以不用考虑含氮化合物；在芳环试验中得负结果时，就可以把有关芳香结构的一类化合物的检测内容除去，这样就可以把试验范围缩小。状态

固体（晶形）液体注意试样是糊状胶体液体中是否有胶状悬浮物等试样的物理状态对于确定物质的结构也可提供有用的资料。例如：烷基酚聚氧乙烯醚

n<10时，室温下为液体

10<n<30时，变为软膏至膏状

n>30时，室温下为固体（故根据状态可估计其加成数得多少。）未知样品的物理状态，在查阅文献时也是有用的，因为很多文献都是把固体物和液体物分别列表，并对物理状态进行的描述。二、颜色

有些化合物具有特殊的颜色。如：

Cu的化合物都呈蓝到蓝绿色；

Cr的化合物根据共价态呈橙色（Cr6+

）或灰绿色（Cr3+

）；

偶氮化合物常呈黄、橙或红色；

醌式结构的，常为黄色等等。有颜色的化合物都含有发色基团和助色基团。

三、气味

各种化合物有特殊气味，虽然有事这些气味很难完全描述，但各类化合物间的气味还是可以识别的。如：♦醇与醚的气味不同；♦硫醇、异腈、不饱合脂肪烃、吡啶各有不同的臭味；♦苯甲醛、硝基苯等有苦杏仁味；♦各种香料，如：香兰醛、异戊酯、香豆内酯等都有芳香味，但各有不同。

从化合物的气味，也可以概括地推断出他们与结构之间的关系：气味的强弱与分子的挥发性有关，在同系物中，低分子量的液态化合物常较高分子量的固体化合物具有较强的气味。不饱和性愈大，气味愈强。芳香族常较脂肪族的化合物的气味弱。某些同系化合物有类似的比较特殊的气味。但有些商品为了调整其使用性能或改善其气味，加入了某些成分，不要将这种添加剂的气味误认为是主要成分。有时是由于含少量杂质之故，如：PDY油剂单体。所以根据气味判别化合物或商品的种类时要格外注意。举例低分子量的脂肪酸，甲、乙、丙、丁、戊等都有气味；高分子量的C>14的酸无气味。举例不饱和烃气味>饱和烃气味举例举例酯类大多具有类似水果香味；低级酚类皆有类似苯酚的气味；胺类皆有氨的臭味。低级脂肪酸有气味，但芳香酸大都无臭味；脂肪族酸酐有刺激性臭味，而芳香族酸酐则没有四、水的存在及挥发份水影响物理常数的测定和许多分类实验，因此分析检验时应了解样品中是否存在水。检验方法：于50mg无水CuSO4上加上液体1滴，若显蓝色，表明有水取0.5ml试样，加干燥KMnO4晶体一小粒，液体呈现紫色时，表明有水。测含水量：称取一定量样品（m0）和称量瓶（m）的重量，烘干后，再次称量（m1＋m）。

水％＝×100％m0－m1m0四、水的存在及挥发份试样中常含有挥发性溶剂（包括水）和无机盐等，为对试样的挥发份及有效成份做初步估计可进行以下实验：烘燥实验：取洁净称量瓶，称取约5g试样，放于烘箱中，于105℃烘1h，取出，冷却，称重：

不挥发物＝×100%W－称量瓶重；W1－称量瓶和试样重；W2－烘后称量瓶和试样重W2－WW1－W四、水的存在及挥发份蒸馏实验：称取约10g液体试样，在微量蒸馏装置中进行蒸馏;用事先准备好的已知重量的称量瓶分别收集各个馏分;记下各馏分的沸点范围及收集液的重量;低沸点组分和溶剂可被分离出来，用红外光谱和气相色谱可方便地进行定性和定量分析。测得的试样的沸点范围只供分析时参考。五、灼烧试验

从样品在灼烧是的现象可以得到有关用品种类的线索。灼烧操作：

取0.1g试样，放在倒置的坩埚盖中。用小火加热，将火焰从上面直接施加于物料上，使其在挥发前进入燃烧。如果物质炭化，就应增大火焰。灼烧试验应注意下列现象：样品是否爆炸，若爆炸多为硝基化合物。固体是否熔化，是否升华。样品燃烧时，其火焰的性质：碳链短的脂肪族化合物，燃烧时火焰几乎无色；含氧化合物，燃烧时出现蓝色的火焰；五、灼烧试验含C多的化合物燃烧时产生黑烟（如苯、萘、蒽等芳香族化合物，烯类高分子化合物）；卤代烃燃烧时产生白烟。多卤化合物：不燃烧，只冒白烟；当火焰加到物质上时才燃烧，并发烟。糖类：有燃糖味；蛋白质类：有燃毛发味。样品燃烧时是否放出气体：水蒸气：说明样品潮湿，分解或含结晶水；NH3气：可能为铵盐、酰胺、腙或含N化合物；HCI气：有机卤碱的盐酸盐、聚氯乙烯等；CO2气：二元羟酸等；SO2气：可能为有机硫化物；HCHO气：可能为酚醛树脂、甲醛缩合物。五、灼烧试验灼烧后有无残渣：金属有机化合物中除含汞、砷者能挥发不留残渣外，其它均有残渣。灼烧后的白色残渣中加水，若溶液是：碱性：可能是Na、K的碳酸盐或Ca、Mg的氯化物酸性：磷酸（含P化合物）中性：AI、Fe、Pb的氧化物或SiO2

若灼烧时分解：则可能是高分子化合物或生物碱等。六、用薄层色谱法对试样进行初步检验达到目的：检验试样纯度。对不同批号的商品进行比较，看其是否相同。对混合试样中可能存在的成分进行探索。为混合物的分离探索条件操作演示七、元素定性分析

检验试样中是否存在N、S、P、X等。（具体内容在第三章介绍。）八、溶度分组1、溶解的含义：一般概念：当一个指定的溶质与一个指定的溶剂的混合物在规定的情况下形成一个均匀的清亮的液体时，我们就说该溶质溶于溶剂中。具体的讲：在室温下，0.1g固体或0.2ml液体，制成3%的溶液，若5min后溶液清亮，则认为溶解。

物理溶解溶解包括

化学溶解分组中，只要溶质在溶剂中能起化学变化，不论变化以后是否形成清亮的溶液都称为溶解。八.溶度分组八、溶度分组2、溶度分组的溶剂分类：惰性溶剂：从溶解以后的溶液中将溶剂用物理方法除去，收回的溶质仍与使用时一样，这类溶剂就称为惰性溶剂。（如水、醚、醇、苯等）反应性溶剂：如果溶解以后的溶液或悬浮液中，将溶剂用物理方法除去，收回的溶质与使用时不同，这类溶剂称为反应性溶剂。（如HCI、NaOH、NaHCO3溶液、磷酸、浓H2SO4）3、溶度分组常用溶剂：

水、乙醚、5%NaOH、5%NaHCO3、5%HCI、冷浓H2SO4、85%H3PO4

利用他们将有机物分成九组

八、溶度分组4、溶度分组八、溶度分组5、进行溶度分组时应注意：溶度分组应按上表的顺序进行。固体样品应提纯，溶剂应分次加入，边加边摇。水的溶解试验可稍微加热，然后冷却，投入一小粒晶体，看其是否有结晶析出。作HCI溶解试验时应注意加溶剂时要慢，分次加入，否则易造成混合，因为有些溶解产物不溶于过量的盐酸中。冷浓H2SO4时注意碳化、颜色变化、放热、固体析出等现象。九、光谱试验发射光谱试验：从光谱上可直接查出试样中所含金属元素及非金属元素Si、P等。紫外光谱试验：在定性分析时主要将用于检测芳环、共轭双键、吡啶等杂环，以及含羰基的化合物，也可以用最大吸收波长来推测一些结构细节。红外光谱试验：从光谱图上可以得知样品中含有哪些官能团或结构因素，有时可以直接从涂上看出试样是哪一类化合物。第二节物理常数的测定熔点的测定沸点的测定比重的测定折射率的测定熔点的测定沸点的测定比重的测定折射率的测定熔点是物质的重要常数，纯化合物若无分解或升华时，有一固定的熔点，化合物若不纯，则熔点降低，并且熔融温度范围变宽。试样若不经提纯，直接测定熔点时注意：物质的熔点范围很窄，例如小于2℃，则可认为是纯物质。试样在360℃也不熔化，则可能是盐类。某些固体在熔化之前分解，如碳水化合物。某些固体先熔化，后分解，如变暗。性质：熔点是物质的固有属性。两个相同的物质混合后其熔点不变；两种不同的物质混合，则其混合熔点要比其中熔点低的物质的熔点还低几度。一、熔点的测定一、熔点的测定根据上述性质可检验某个试样是否为某已知物质。方法：分别测定试样和已知物质的熔点，以及它们等量混合物的熔点。若试样和已知物质为同一物质，则所测的三个数值应相等常用方法：毛细管法：熔点高于250℃时，用。熔点仪较为方便；熔点测定器中装有载热液体载热液体。显微熔点测定仪：测定样品的光透过率，未熔化时，透过量保持不变。当有很少的固体熔化时，由于液体的光透过率远远大于固体，因此，控制中心此时显示温度，记下。至透过率最大（所有固体熔化成液体），并随时间变化不再变化时，则再记下一个温度，此时的温度即为固体邻熔化时的温度。熔点值的校正：为得到准确的测定结果，测得的熔点值熔点值应该校正校正。显微熔点测定仪仪器图二、沸点的测定方法：取一个长5cm的小试管，加入0.5ml液体试样，放入一个一端封口的倒置毛细管。将小试管附着在温度计上，其试样部分贴在温度计的水银球部分（如右图）。插入液体石蜡浴中，深度约3cm。缓慢加热，并不断搅拌热浴。至毛细管口有一串稳定的小气泡流出，停止加热。若样品不纯（如含少量水），此法不能得到正确结果，最好用分馏除去杂质或用干燥剂出去水分，然后再用此法测定。当液体很快进入毛细管时的温度即为液体的沸点。三、比重的测定比重瓶法：取清洁干燥的比重瓶，放在分析天平上称重。用移液管移取蒸馏水至标线，放于20℃的恒温水槽中，经15min左右，比重瓶内的水温与水浴温度达到平衡，在这样的温度下，调整比重瓶的水恰好达到标线。然后把比重瓶从水浴中取出，用滤纸把外面擦干，称重。把水从比重瓶中倒出，烘干。再用相同的方法册同一比重瓶内所盛的试液的重量。根据下式求出比重：

d＝

W1－空比重瓶的重量

W2－瓶和蒸馏水的重量

W3－瓶和试液的重量

W3－W1W2－W1三、比重的测定比重天平法原理：在一个事先调整好，并处于平衡态的天平上，放上一个标准体积和重量的测锤，并使之浸没在液体中，由于液体的浮力而使天平失去平衡，此时在悬挂测锤一侧的横梁上放置骑码，使横梁再度恢复平衡。所加骑码的数值即为液体的比重。天平的杠杆平衡系统是：横梁BOD、支点O、力点AB、中刀O、边刀B。液体比重天平示意图

三、比重的测定比重计法

将比重计放置待测液体中，直