第3章　基本技能操作實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1　簡單玻璃工操作和塞子鉆孔

玻璃工操作在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中占有非常重要的地位，是需要熟練掌握的基本操作之一。如測熔點(diǎn)用的毛細(xì)管的拉制，各種角度玻璃管的彎制，攪拌棒的制作等。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

學(xué)會(huì)正確使用噴燈或煤氣燈；練習(xí)玻璃管（棒）的截?cái)?、彎曲、拉伸及滴管的制作等基本操作；學(xué)會(huì)塞子打孔的方法。

實(shí)驗(yàn)原理

利用玻璃管（棒）高溫變軟的特點(diǎn)，在適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下將玻璃管（棒）加工成各種實(shí)驗(yàn)器材。

實(shí)驗(yàn)用品

儀器 煤氣燈或酒精噴燈等。

實(shí)驗(yàn)步驟

1．玻璃管（棒）的截?cái)?/p>

用一些玻璃管（棒）反復(fù)練習(xí)截?cái)嗖ＡЧ埽ò簦┑牟僮鳌?/p>

截?cái)嗖ＡЧ埽ò簦┑牟僮魅缦隆?/p>

第一步，截?cái)?。將玻璃管（棒）平放在桌面上，如圖3－1所示，用銼刀的棱在左手拇指按住玻璃管（棒）的地方用力向前（或向后）單向銼出一道凹痕，雙手持玻璃管（棒），凹痕向外，用兩拇指在凹痕的后面輕輕外推，同時(shí)食指和拇指把玻璃管（棒）向外推，折斷玻璃管（棒），如圖3－2所示。

第二步，圓口。玻璃管（棒）的截?cái)嗝婧茕h利，容易劃手，且難以插入塞子的圓孔內(nèi)，所以必須熔燒。把截?cái)嗝嫘辈迦朊簹鉄艋蚓凭珖姛舻难趸嬷凶茻龝r(shí)，要緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃管（棒）至管口光滑為止，如圖3－3所示。灼熱的玻璃管（棒）溫度很高，應(yīng)放在石棉網(wǎng)上冷卻。

圖3-1　玻璃管（棒）的銼割

圖3-2　玻璃管（棒）的截?cái)?/p>

2．玻璃管的彎曲

練習(xí)將玻璃管彎成120°、90°、60°等角度。先用抹布把玻璃管外壁擦干，內(nèi)壁可用棉球擦凈（把棉球塞進(jìn)管口內(nèi)，不要太緊，然后用鐵絲把棉球從另一端推出），即可以進(jìn)行操作。

玻璃管彎曲操作如下。

第一步，燒管。雙手持玻璃管，先將玻璃管用小火預(yù)熱，把要彎曲的地方斜插入氧化焰中，以增大玻璃管的受熱面積（也可以在煤氣燈上罩以魚尾燈頭），緩慢而均勻地沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃管，兩手用力要均等，轉(zhuǎn)速要一致，以免玻璃管在火焰中扭曲，加熱到玻璃管變得足夠軟，如圖3－4所示。

圖3-3　熔燒玻璃管（棒）的截?cái)嗝?/p>

圖3-4　加熱玻璃管

第二步，彎管。自火焰中取出玻璃管，稍等一兩秒鐘，待各部分溫度均勻，準(zhǔn)確地把它彎成所需角度。一般有兩種方法，即吹氣法和不吹氣法。吹氣法可以總結(jié)為堵管吹氣，迅速彎管，如圖3－5（a）所示，注意不能用手指堵管。對(duì)初學(xué)者不提倡使用吹氣法。不吹氣法是離開火焰，用V字形手法，兩手在上方，玻璃管彎曲部分在下方，如圖3－5（b）所示，彎好后待冷卻變硬才停止，放在石棉網(wǎng)上冷卻。120°以上的角度，應(yīng)一次彎成。較小的角度，可分幾次彎成，先彎成120°左右的角度，待玻璃管稍冷后，再加熱彎成較小角度（如90°），注意玻璃管第二次受熱的位置應(yīng)比第一次受熱的位置略偏左或偏右一些。當(dāng)需要彎成更小的角度（如60°、45°）時(shí)，需要進(jìn)行第三次加熱和彎曲操作。

待玻璃管完全冷卻后，檢查彎管角度是否準(zhǔn)確及整個(gè)玻璃管是否處于同一平面上，如圖3－6所示。

圖3-5　玻璃管的彎曲

圖3-6　彎管好壞的比較

3．玻璃管的拉伸

制作滴管兩根（規(guī)格見圖3－7）和制備熔點(diǎn)管。

圖3-7　滴管的制作規(guī)格

（1）滴管的制作如下。

第一步，燒管。方法同“彎管”，只是時(shí)間更長，玻璃更軟些。

第二步，拉管。玻璃管燒好后，從火焰中取出，順著水平方向邊拉邊來回轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃管，使狹部至所需粗細(xì)。然后一手持玻璃管使玻璃管自然下垂，冷卻后按需截?cái)?，如圖3－8（a）所示。

第三步，緣口。如果制滴管，管口需要套橡皮乳頭，需將管口壁加厚，稱為緣口。方法是：將玻璃管在火焰中插入鑷子（應(yīng)先預(yù)熱），在火焰上轉(zhuǎn)動(dòng)使管口略微擴(kuò)大，待管口稍向外翻后，迅速將玻璃管放在石棉板上輕輕壓平，這樣就得到比較整齊厚實(shí)的緣口，如圖3－8（b）所示。

（2）熔點(diǎn)管的制備如下。

取一支干凈的細(xì)玻璃管（直徑約1cm，壁厚約1mm），放在煤氣燈上加熱，如拉玻璃管，當(dāng)玻璃管被燒黃軟化時(shí)，立即離開火焰，兩手水平地邊拉邊轉(zhuǎn)動(dòng)，開始拉時(shí)要慢一些，然后再較快地拉長，直到拉成直徑約為1mm的毛細(xì)管。然后截成6～8cm長的小段，將其一端在酒精燈外焰處呈45°角轉(zhuǎn)動(dòng)加熱，燒熔封口即得熔點(diǎn)管，如圖3－9所示。

圖3-8　玻璃管的拉制和緣口

圖3-9　拉制毛細(xì)管和拉細(xì)后的玻璃管

4．制作攪拌棒或玻璃釘

制作玻璃棒1～2根。根據(jù)需要切割好一定長度的玻璃棒，將其一端在火焰上逐漸加熱。燒到呈黃紅光，玻璃軟化時(shí)，進(jìn)行以下操作。

（1）將玻璃棒軟化的一端向下，使玻璃棒垂直在石棉網(wǎng)上，手拿玻璃棒中部，用力向下壓，迅速使軟化部分呈圓餅狀，即得玻璃釘。

（2）靠重力將軟化玻璃棒彎一角度，然后立刻放在耐熱板上，用最大號(hào)打孔器的柄，沿玻璃軸向從兩側(cè)擠壓，可得攪拌棒。還可根據(jù)需要制出各種各樣的攪拌棒，以方便使用。

圖3-10　幾種攪拌棒

5．彎制電動(dòng)攪拌棒

選取粗細(xì)合適的玻璃棒，在燃?xì)鉄舻膹?qiáng)火焰處灼燒，不斷地來回轉(zhuǎn)動(dòng)，使之受熱均勻，當(dāng)燒到一定程度（不可太軟，以至于變形）時(shí)，從火焰中取出，用鑷子彎成所需要的形狀。彎好后再在弱火焰上烘烤，稱為退火，否則，冷卻后攪拌棒易碎裂?？蛇x用圖3－10所示的電動(dòng)攪拌棒中的任意一種進(jìn)行練習(xí)。

6．簡單玻璃儀器的修理

在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常遇到冷凝管口或量筒口破裂，如能稍加修理都還可以使用。方法是：于接近破裂處，用三角銼銼一深痕跡。另外，選一支細(xì)玻璃棒或?qū)⒁惠^粗的玻璃棒在燃?xì)鉄舻膹?qiáng)火焰上拉成直徑為2mm的一段細(xì)玻璃棒，再將該細(xì)端在燃?xì)鉄舻膹?qiáng)火焰上燒紅燒軟，立即將之放在待修管的銼痕上，并稍用力壓，這時(shí)，管即可沿銼痕處斷裂。有時(shí)，只裂開一半仍需重復(fù)上述操作直至斷開。或者趁熱于裂開處滴一點(diǎn)水也可以斷開。如斷口不齊，可用銼刀把突出部分打齊，再在強(qiáng)火焰邊上把管口燒圓。修理量筒時(shí)，燒圓管口后，將管口適當(dāng)部位在強(qiáng)火焰上燒軟，用鑷子向外一壓即可成一流嘴。

7．瓶塞的選用和打孔

選用瓶塞是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常遇到的問題。瓶塞大小選用得是否合適，塞孔口徑是否適宜，都直接關(guān)系到整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行。因此，兩項(xiàng)操作均需熟練掌握。選擇瓶塞時(shí)依據(jù)的原則是：根據(jù)儀器口徑大小，使瓶塞插入瓶口部分不少于塞身高度的1／3，也不要大于2／3，如圖3－11所示。

圖3-11　瓶塞的選擇

塞上打孔要與所插入孔內(nèi)的玻璃管（棒）等的直徑適宜。實(shí)驗(yàn)用塞有橡皮塞和軟木塞兩種，橡皮塞因具有一定彈性，因此選用的打孔器內(nèi)徑應(yīng)較插入管口外徑略大，軟木塞質(zhì)地疏松，打孔前可先將軟木塞在壓塞器上滾實(shí)再打孔，所用打孔器口徑要和相應(yīng)管徑相同。打孔時(shí)，先將打孔器口放在塞子直徑小的一端中央，垂直壓緊并向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，約旋入塞身高度1／2后，反向旋轉(zhuǎn)將打孔器轉(zhuǎn)出。依照相同辦法，再在塞子的另一端中央打孔，使兩端所打的孔正好在一條垂直線上。這里需要指出的是：打孔器用久后，口刃易鈍，可用圓銼修磨其口刃內(nèi)圓，用平銼修磨其外圓，或用修孔器修磨。經(jīng)修磨的打孔器用起來省力，孔口圓滑。

注意事項(xiàng)

（1）使用酒精噴燈時(shí)，座式燈酒精壺內(nèi)加入酒精的量不能超過容積的2／3。

（2）進(jìn)行玻璃工操作時(shí)容易引起燒傷和扎傷，要特別注意。

思考題

（1）截割玻璃管（棒）和拉制玻璃管時(shí)應(yīng)注意些什么？

（2）為什么將玻璃管（棒）截?cái)嗝嫒蹮蟛拍苁褂茫?/p>

附：酒精噴燈的使用方法

實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行玻璃工操作一般使用酒精噴燈或煤氣燈，這里介紹酒精噴燈的使用方法。

1．構(gòu)造

酒精噴燈一般為座式、掛式兩種類型，如圖3－12、圖3－13所示。

圖3-12　座式構(gòu)造

1—燈管；2—空氣調(diào)節(jié)器；3—預(yù)熱盤；
4—銅帽；5—酒精壺

圖3-13　掛式構(gòu)造

1—燈管；2—空氣調(diào)節(jié)器；3—預(yù)熱盤；
4—酒精儲(chǔ)罐；5—蓋子

2．使用方法

（1）添加酒精與預(yù)熱。打開酒精壺銅帽（座式）或關(guān)閉酒精儲(chǔ)罐下口開關(guān)（掛式），添加酒精，座式燈酒精壺內(nèi)酒精量不能超過容積的2／3，蓋緊噴燈的銅帽，然后在預(yù)熱盤中加少量酒精，點(diǎn)燃預(yù)熱盤酒精，進(jìn)行預(yù)熱，可多次進(jìn)行點(diǎn)燃預(yù)熱，若兩次不出氣，則必須在火焰熄滅后加酒精，并用探針疏通酒精蒸氣出口后方可再預(yù)熱。

圖3-14　火焰性質(zhì)

1—外焰；2—內(nèi)焰；
3—焰心；
4—穩(wěn)定最高處

（2）火焰調(diào)節(jié)與熄滅。旋轉(zhuǎn)空氣調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)火焰和熄滅火焰，熄滅火焰也可用木板蓋住火焰出口而熄滅，座式噴燈連續(xù)使用不能超過半小時(shí)，如果要超過半小時(shí)，必須到半小時(shí)時(shí)暫先熄滅噴燈，冷卻，添加酒精后再繼續(xù)使用。掛式噴燈用畢，酒精儲(chǔ)罐的下口開關(guān)必須關(guān)閉好。

（3）燈焰性質(zhì)。酒精燈溫度可達(dá)400～500℃，酒精噴燈溫度可達(dá)700～900℃。其火焰可分為焰心、內(nèi)焰、外焰三層（若為煤氣燈分別為氧化焰、還原焰、焰心），如圖3－14所示。焰心溫度較低，內(nèi)焰較焰心溫度高，外焰溫度比內(nèi)焰溫度還高，最高溫度處在內(nèi)焰與外焰之間。一般用外焰加熱。

實(shí)驗(yàn)2　容量儀器的校準(zhǔn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)滴定管、移液管及容量瓶的使用方法；練習(xí)滴定管、移液管及容量瓶的校準(zhǔn)方法，了解容量器皿校準(zhǔn)的意義。

實(shí)驗(yàn)原理

滴定分析法的主要量器有三種：滴定管、移液管及容量瓶。目前國內(nèi)生產(chǎn)的量器，其準(zhǔn)確度可以滿足一般分析工作的需要，無須校準(zhǔn)可直接使用。但由于容量器皿在生產(chǎn)過程中因材質(zhì)等多種原因，其容積和標(biāo)稱體積有時(shí)不完全準(zhǔn)確、相符，因此，在準(zhǔn)確度要求很高的分析中，必須對(duì)以上三種量器進(jìn)行校準(zhǔn)。

量器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)常采用衡量法校準(zhǔn)。其原理是稱量量器中所容納或放出的水的質(zhì)量，根據(jù)水在當(dāng)時(shí)室溫下的密度計(jì)算出該量器在20℃時(shí)的容積。由于水的密度和玻璃容器的體積會(huì)隨溫度而變化，另外在空氣中稱量有空氣浮力的影響，因此將任一溫度下水的質(zhì)量換算成容積時(shí)必須考慮以下因素：①校準(zhǔn)溫度下水的密度；②校準(zhǔn)溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度之間玻璃的熱膨脹；③空氣浮力對(duì)水和所用容器及砝碼的影響。

把上述三項(xiàng)因素考慮在內(nèi)，可以得到一個(gè)總校準(zhǔn)值，由總校準(zhǔn)值得出表3－1。

表3-1　不同溫度下1L水的質(zhì)量

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，只要稱出被校準(zhǔn)容量器皿容納或放出純水的質(zhì)量，再除以該溫度下水的密度，便是該容量器皿在20℃時(shí)的實(shí)際容積。

【例3－1】 18℃時(shí)，稱量一50mL容量瓶所容納的純水質(zhì)量為49．87g，計(jì)算該容量瓶在20℃時(shí)的實(shí)際容積。

容量器皿是以20℃為標(biāo)準(zhǔn)來校準(zhǔn)的，使用時(shí)不一定在20℃，因此容量器皿的容量以及溶液的體積都會(huì)發(fā)生變化，需要對(duì)溫度進(jìn)行校正。由于玻璃的膨脹系數(shù)很小，在溫度相差不大時(shí)，容器器皿的容積改變可以忽略。溶液的體積改變則與溶液密度有關(guān)，因此可以通過溶液密度來校準(zhǔn)溫度對(duì)溶液體積的影響，稀溶液的密度一般可用相應(yīng)的水的密度來代替。

【例3－2】 在10℃時(shí)滴定0．1mol·L－1稀溶液用去25．00mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，問20℃時(shí)其體積應(yīng)為多少毫升？

解　0．1mol·L－1稀溶液的密度可用純水密度代替，查表3－1得：水在10℃時(shí)密度為0．9984g·mL－1，20℃時(shí)密度為0．9972g·mL－1，故

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中一般需進(jìn)行滴定管的絕對(duì)校正。滴定管的絕對(duì)校正是在一已稱量的碘量瓶（或具塞錐形瓶）中用被校正滴定管每次放入5mL（不一定為5．00mL，但必須準(zhǔn)確讀數(shù)）純水，準(zhǔn)確稱出水的質(zhì)量，按表3－1的校準(zhǔn)值計(jì)算出該段滴定管的準(zhǔn)確體積，然后繪制一校正曲線作為以后實(shí)驗(yàn)的參考值。

許多定量分析實(shí)驗(yàn)要用容量瓶配制相關(guān)試劑的溶液，而后用移液管移取一定比例的試液供測試用。為保證移出的樣品比例準(zhǔn)確，就必須進(jìn)行容量瓶及移液管的相對(duì)校正。如25．00mL移液管與100mL容量瓶相對(duì)校正的方法為：用25．00mL移液管準(zhǔn)確移取100mL純水于100mL容量瓶中，看液面是否與原刻度相一致。如果不一致，就需在容量瓶頸上作一新的標(biāo)記。經(jīng)互相校準(zhǔn)后，移液管與容量瓶可配套使用。

實(shí)驗(yàn)用品

儀器　酸式滴定管；移液管（25mL）；容量瓶（50mL，100mL）；干燥錐形瓶或碘量瓶（50mL）。

試劑　純凈水。

實(shí)驗(yàn)步驟

1．滴定管的校正

稱量潔凈并且干燥的50mL錐形瓶或碘量瓶，記錄其質(zhì)量。將純凈水裝入已洗凈的滴定管中，調(diào)整液面至0．00mL刻度處，然后按約10mL·min－1的流速，先放出約10．00mL的水于已洗凈且晾干的50mL小錐形瓶中（最好是帶玻璃塞的小碘量瓶），再稱量，兩次質(zhì)量之差即為水的質(zhì)量。

仿照上述方法，每次以10．00mL間隔為一段進(jìn)行校正。校正0．00～10．00mL、0．00～20．00mL、0．00～30．00mL、0．00～40．00mL、0．00～50．00mL間隔容積，并記錄。根據(jù)稱得每段滴定管放出的水質(zhì)量，查表并計(jì)算出滴定管中某一段體積的實(shí)際體積數(shù)。

【例3－3】　25℃時(shí)由滴定管放出10．10mL水，稱得其質(zhì)量為10．08g，查表3－1 得25℃時(shí)水的密度ρ＝0．9962g·mL－1，則這一段滴定管的實(shí)際體積為

故滴定管這段容積的校準(zhǔn)值＝實(shí)際值－表觀值＝（10．12－10．10）mL＝＋0．02mL?，F(xiàn)將溫度為25℃時(shí)酸式滴定管校準(zhǔn)的一套實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列入表3－2中，可供實(shí)驗(yàn)記錄和報(bào)告參考。

表3-2　25℃酸式滴定管的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

注：水溫25℃；ρH2O＝0．9962g·mL－1。

2．移液管的校準(zhǔn)

用潔凈的25mL移液管準(zhǔn)確地吸取純凈水，放入已稱量的具塞錐形瓶中再稱量，根據(jù)水的質(zhì)量計(jì)算該溫度時(shí)的實(shí)際體積。同一支移液管校準(zhǔn)兩次，兩次的稱量差值不得超過20mg，否則需重新校準(zhǔn)。測定數(shù)據(jù)記錄于表3－3中。

表3-3　移液管的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

3．移液管和容量瓶的相對(duì)校正

用25．00mL移液管與100mL容量瓶作相對(duì)校正時(shí)，事先應(yīng)將容量瓶洗凈且晾干，然后用25．00mL移液管移取4次純凈水放入容量瓶中，觀察容量瓶液面相切的位置，如與標(biāo)線一致，則合乎要求，否則應(yīng)另作一記號(hào)。

思考題

（1）容量儀器校正的主要影響因素有哪些？

（2）從滴定管放出純水到稱量用錐形瓶中時(shí)，應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？

（3）100mL容量瓶，如果與標(biāo)線相差0．4mL，此體積的相對(duì)誤差為多少？分析試樣時(shí)，稱取試樣0．5000g，溶解后定量轉(zhuǎn)入容量瓶中，移取25．00mL測定，稱量差值為多少？稱樣的相對(duì)誤差為多少？

實(shí)驗(yàn)3　緩沖溶液的配制及酸度計(jì)的使用

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

練習(xí)緩沖溶液的配制方法及pH值的測定。

實(shí)驗(yàn)原理

緩沖溶液能對(duì)溶液的酸堿度起穩(wěn)定作用，一般由濃度較大的弱酸及其共軛堿或弱堿及其共軛酸組成。它們的pH值可以采用以下公式計(jì)算。

對(duì)于HB－B－組成的緩沖溶液

對(duì)于B－BH＋組成的緩沖溶液

實(shí)驗(yàn)用品

儀器　pHS－3型酸度計(jì)；復(fù)合pH電極；燒杯（100mL）。

試劑　鄰苯二甲酸氫鉀（pH＝4．003，配制于250mL容量瓶中）；混合磷酸鹽（pH＝6．864，配制于250mL容量瓶中）；硼砂（Na2B4O7·10H2O）（pH＝9．182，配制于250mL容量瓶中）；NaAc（1mol·L－1）；（CH2）6N4（2mol·L－1）；HCl（1∶1）；NH4Cl（1mol·L－1）；氨水（1∶1）；KH2PO4（0．1mol·L－1）；NaOH（0．1mol· L－1）；冰醋酸。

實(shí)驗(yàn)步驟

1．緩沖溶液的配制

按表3－4配制4種緩沖溶液，總體積為100mL。表中空缺部分請(qǐng)?jiān)陬A(yù)習(xí)時(shí)填寫。

表3-4　不同緩沖溶液的配制及結(jié)果

續(xù)表

2．緩沖溶液的pH值測定（酸度計(jì)）

（1）電極的安裝。把復(fù)合pH電極插入酸度計(jì)電極插口內(nèi)。

（2）校正。調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償旋鈕使其溫度顯示與被測溶液的溫度相同，將斜率的旋鈕調(diào)至100%。

（3）定位。在燒杯中倒入標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液（如pH＝6．864的混合磷酸鹽溶液），按下pH值讀數(shù)鍵，調(diào)節(jié)定位旋鈕，使顯示pH值與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液pH值相同。沖洗、吸干電極后再插入另一標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液（如pH＝4．003的鄰苯二甲酸氫鉀溶液），用斜率旋鈕使顯示的pH值與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的相同。重復(fù)定位與斜率調(diào)節(jié)，直至儀器能準(zhǔn)確顯示兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的標(biāo)稱pH值。

（4）未知溶液pH值的測定。將用純凈水洗凈并用吸水紙吸干的電極插入待測溶液中，按下pH讀數(shù)鍵，記錄待測溶液的pH值。

（5）測量完畢，將電極取下，放入盒內(nèi)，關(guān)閉電源。將用酸度計(jì)測得的數(shù)據(jù)直接填入表中。

思考題

（1）配制pH＝9．00的緩沖溶液，應(yīng)選下列何種緩沖溶液體系？為什么？

HAc－NaAc；HCOOH－HCOONa；NH3－NH4Cl；NaHCO3－Na2CO3。

（2）用酸度計(jì)測量未知溶液pH值前，為什么要用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液定位？

（3）電極在使用前后應(yīng)如何處理？為什么？

（4）標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值受哪些因素的影響？如何使其pH值穩(wěn)定不變？

實(shí)驗(yàn)4　熔點(diǎn)的測定及其溫度計(jì)校正

熔點(diǎn)（m．p．）是有機(jī)化合物的重要物理性質(zhì)之一，通過測定熔點(diǎn)，可以初步鑒定化合物的純度。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握熔點(diǎn)測定的基本原理；學(xué)會(huì)用毛細(xì)管法測定物質(zhì)的熔點(diǎn)；學(xué)習(xí)普通溫度計(jì)的校正方法。

實(shí)驗(yàn)原理

熔點(diǎn)是固體化合物固、液兩相在大氣壓力下達(dá)成平衡時(shí)的溫度。純凈的固體化合物一般都有固定的熔點(diǎn)，一定壓力下，固、液兩態(tài)之間的變化是非常敏銳的，自初熔至全熔（稱為熔程），溫度不超過0．5～1℃。如果有雜質(zhì)，物質(zhì)的熔點(diǎn)比純物質(zhì)低而且范圍也比較長。利用這一特點(diǎn)，通過熔點(diǎn)測定，對(duì)于定性鑒定有機(jī)物低純度及鑒別兩個(gè)熔點(diǎn)相同的樣品是否為同一化合物有一定的意義。當(dāng)測定某一未知物的熔點(diǎn)同某已知物熔點(diǎn)相同或接近時(shí)，可將該已知物與未知物混合，測混合物的熔點(diǎn)，至少要按1∶9、1∶1、9∶1這三種比例混合。若它們是相同的化合物，則熔點(diǎn)值不降低；若是不同的化合物，則熔程長，熔點(diǎn)下降（少數(shù)情況下熔點(diǎn)值上升）。

純凈物質(zhì)在任何溫度下都有相應(yīng)的蒸氣壓，溫度升高，其蒸氣壓一般增大（見圖3－15）。固相時(shí)的蒸氣壓隨溫度變化（圖中的MS線）的速率比液相隨溫度變化（ML線）的速率要大。當(dāng)兩條蒸氣壓－溫度曲線相交于一點(diǎn)，此時(shí)固相與液相的蒸氣壓相等，固、液兩相可以同時(shí)并存。外壓為大氣壓時(shí)，這一點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的溫度tm就是該物質(zhì)的熔點(diǎn)。交點(diǎn)M是一個(gè)熱力學(xué)平衡點(diǎn)，與它對(duì)應(yīng)的蒸氣壓和溫度都是唯一確定值，甚至當(dāng)溫度超過熔點(diǎn)的幾分之一時(shí)，只要有足夠的時(shí)間，固體就會(huì)全部轉(zhuǎn)變成液體。因此，純物質(zhì)有固定和敏銳的熔點(diǎn)。

圖3-15　物質(zhì)的蒸氣壓-溫度圖

圖3-16　物質(zhì)加熱時(shí)體系溫度隨時(shí)間的變化

同時(shí)，從圖3－16可以看出，加熱純的固體化合物時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)加熱溫度不到化合物的熔點(diǎn)時(shí)以固相存在，加熱溫度上升；當(dāng)溫度達(dá)到化合物的熔點(diǎn)，固體開始熔化時(shí)，出現(xiàn)固－液平衡，繼續(xù)加熱，溫度不會(huì)上升；直至所有固體都轉(zhuǎn)化為液體后，再繼續(xù)加熱，溫度才線性上升。因此，在接近熔點(diǎn)時(shí)，加熱速率一定要慢，每分鐘溫度升高不能超過2℃，只有這樣，才能使整個(gè)熔化過程盡可能接近于兩相平衡條件，測得的熔點(diǎn)也越精確。

實(shí)驗(yàn)用品

儀器　提勒管；顯微熔點(diǎn)儀；數(shù)字熔點(diǎn)儀。

試劑　乙酰苯胺（s）；苯甲酸（s）；萘（s）；尿素（s）；肉桂酸（s）等。

實(shí)驗(yàn)步驟

1．熔點(diǎn)測定

（1）測定內(nèi)容。

測定純乙酰苯胺、苯甲酸、萘和尿素的熔點(diǎn)；測定尿素和肉桂酸的混合熔點(diǎn)；由教師指定未知物1～2個(gè)，測其熔點(diǎn)鑒定之。

（2）測定方法。

①毛細(xì)管法測定熔點(diǎn)。用毛細(xì)管法測熔點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室常用提勒（Thiele）式、雙浴式兩種儀器，這里簡單介紹用提勒管（又稱b形管）測定熔點(diǎn)的方法。裝置見圖3－17。

圖3-17　毛細(xì)管測定熔點(diǎn)的裝置

a．樣品的裝入。取0．1～0．2g干燥的粉末狀試樣（所要測試的樣品見附注），在表面皿上堆成小堆，將熔點(diǎn)管的開口端插入試樣中，裝取少量粉末。然后把熔點(diǎn)管豎立起來，在桌面上頓幾下（熔點(diǎn)管的下落方向必須與桌面垂直，否則熔點(diǎn)管極易折斷），使樣品掉入管底。這樣重復(fù)取樣品幾次。最后使熔點(diǎn)管從一根長40～50cm高的玻璃管中掉到表面皿上（見圖3－17中樣品的裝入），多重復(fù)幾次，使樣品粉末緊密堆集在毛細(xì)管底部。為使測定結(jié)果準(zhǔn)確，樣品一定要研得極細(xì)，填充要均勻且緊密。

b．提勒管的裝配。如圖3－17所示，提勒管的管口裝有開口的橡皮塞或軟木塞，將溫度計(jì)插入其中，刻度應(yīng)向著塞子的開口處，溫度計(jì)水銀球部位應(yīng)位于提勒管上、下兩叉管口之間。

c．熔點(diǎn)的測定。首先將提勒管垂直夾于鐵架臺(tái)上，向其中裝入熱載體（浴液），高度達(dá)上叉口處即可。浴液的選擇可根據(jù)待測物質(zhì)的熔點(diǎn)而定，一般用液體石蠟、硫酸、硅油等。將裝好樣品的毛細(xì)管借助少許浴液黏附于溫度計(jì)下端（毛細(xì)管中的樣品應(yīng)位于溫度計(jì)水銀球的中部），可用乳膠圈捆好貼實(shí)（膠圈不要浸入溶液中）。在如圖3－17所示的位置加熱。浴液被加熱后在管內(nèi)呈對(duì)流循環(huán)，使溫度變化比較均勻。在測定已知熔點(diǎn)的樣品時(shí)，可先以較快速度加熱，在距離熔點(diǎn)15～20℃時(shí)，應(yīng)以每分鐘1～2℃的速度加熱，直到測出熔程。在測定未知熔點(diǎn)的樣品時(shí)，應(yīng)先粗測熔點(diǎn)范圍，再用上述方法細(xì)測。測定時(shí)，應(yīng)觀察和記錄樣品開始塌落并有液相產(chǎn)生時(shí)（初熔）和固體完全消失時(shí)（終熔）的溫度讀數(shù)，所得數(shù)據(jù)即為該物質(zhì)的熔程。還要觀察和記錄在加熱過程中是否有萎縮、變色、發(fā)泡、升華及炭化等現(xiàn)象，以供分析參考。

熔點(diǎn)測定至少要有兩次重復(fù)數(shù)據(jù)，每次要用新毛細(xì)管重新裝入樣品。

②顯微熔點(diǎn)儀測定熔點(diǎn)（微量熔點(diǎn)測定法）。這類儀器型號(hào)較多，但共同特點(diǎn)是使用樣品量少（2～3顆小結(jié)晶），可觀察晶體在加熱過程中的變化情況，能測量室溫至300℃樣品的熔點(diǎn)，其具體操作如下。

在干凈且干燥的載玻片上放微量晶粒并蓋一片載玻片，放在加熱臺(tái)上。調(diào)節(jié)反光鏡、物鏡和目鏡，使顯微鏡焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)樣品，開啟加熱器，先快速后慢速加熱，溫度快升至熔點(diǎn)時(shí)，控制溫度上升的速度為每分鐘1～2℃，當(dāng)樣品結(jié)晶棱角開始變圓時(shí)，表示熔化已開始，結(jié)晶形狀完全消失表示熔化已完成?？梢钥吹綐悠纷兓娜^程，如結(jié)晶的失水、多晶的變化及分解。測畢停止加熱，稍冷，用鑷子拿走載玻片，將鋁板蓋放在加熱臺(tái)上，可快速冷卻，以便再次測試或收存儀器。在使用這種儀器前必須仔細(xì)閱讀使用指南，嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行。圖3－18為放大鏡式顯微熔點(diǎn)測定儀的示意圖。

圖3-18　放大鏡式顯微熔點(diǎn)測定儀

1—目鏡；2—棱鏡檢偏部位；3—物鏡；4—熱臺(tái)；5—溫度計(jì)；6—載熱臺(tái)；
7—鏡身；8—起偏鏡；9—粗手動(dòng)輪；10—止緊螺釘；11—底座；12—波段開關(guān)；
13—電位器旋鈕；14—反光鏡；15—波動(dòng)圈；16—上隔熱玻璃；17—地線柱；18—電壓表

③數(shù)字熔點(diǎn)儀測定熔點(diǎn)。以WRS－1型數(shù)字熔點(diǎn)儀為例，見圖3－19。該熔點(diǎn)儀采用光電檢測，數(shù)字溫度顯示等技術(shù)，具有初熔、終熔自動(dòng)顯示，可與記錄儀配合使用，具有熔化曲線自動(dòng)記錄等功能。本機(jī)采用集成化的電子線路，能快速達(dá)到設(shè)定的起始溫度并具有六擋可供選擇的線性升、降溫速率自動(dòng)控制，初熔、終熔讀數(shù)可自動(dòng)儲(chǔ)存，具有無需人監(jiān)視的功能等優(yōu)點(diǎn)。儀器采用與毛細(xì)管相似的玻璃管作為樣品管，操作方法簡便。開啟電源開關(guān)，穩(wěn)定20min，通過撥盤設(shè)定起始溫度，再按起始溫度按鈕，輸入此溫度，此時(shí)預(yù)置燈亮，選擇升溫速率把波段開關(guān)旋至所需位置。當(dāng)預(yù)置燈熄滅時(shí)，可插入裝有樣品的毛細(xì)管（裝填方法同毛細(xì)管法），此時(shí)初熔燈也熄滅，把電表調(diào)至零按升溫鈕，數(shù)分鐘后，初熔燈先亮，然后出現(xiàn)終熔讀數(shù)顯示，欲知初熔讀數(shù)可按初熔按鈕。待記錄好初、終熔溫度后再按一下降溫按鈕，使降至室溫，最后切斷電源。

圖3-19　WRS-1型數(shù)字熔點(diǎn)儀

1—電源開關(guān)；2—溫度顯示單元；3—起始溫度設(shè)定單元；4—調(diào)零點(diǎn)單元；
5—速率選擇單元；6—線性升溫控制單元；7—毛細(xì)管口

2．溫度計(jì)校正

為了準(zhǔn)確測量溫度，一般從市場購來溫度計(jì)，在使用前需對(duì)其進(jìn)行校正。校正溫度計(jì)的方法有如下幾種。

圖3-20　定點(diǎn)法溫度計(jì)刻度校正

①比較法：選一支標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)與要進(jìn)行校正的溫度計(jì)在同一條件下測定溫度，比較其所指示的溫度值。

②定點(diǎn)法：選擇數(shù)種已知準(zhǔn)確熔點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)樣品，測定它們的熔點(diǎn)，以觀察到的熔點(diǎn)（t2）為縱坐標(biāo)，以此熔點(diǎn)（t2）與準(zhǔn)確熔點(diǎn)（t1）之差（Δt）為橫坐標(biāo)作圖，如圖3－20所示，從圖中求得校正后的正確溫度誤差值。例如，測得的溫度為100℃，則校正后應(yīng)為101．3℃。

注意事項(xiàng)

（1）樣品一定要經(jīng)充分干燥后再進(jìn)行熔點(diǎn)測定。含有水的樣品會(huì)導(dǎo)致熔點(diǎn)下降，熔程變寬。

（2）浴液的選擇應(yīng)根據(jù)具體情況而定。一般若熔點(diǎn)在95℃以下，可用水作浴液；熔點(diǎn)在95～220℃范圍內(nèi)，可選用石蠟油作浴液；若熔點(diǎn)再高一些，可用濃硫酸（250～270℃）作浴液。

（3）不能將用過的熔點(diǎn)管冷卻、固化后重復(fù)使用。因?yàn)槟承┪镔|(zhì)會(huì)發(fā)生部分分解或轉(zhuǎn)變成具有不同熔點(diǎn)的其他晶型。

思考題

（1）分別測得樣品A及B的熔點(diǎn)各為100℃，將它們按任何比例混合后，測得的熔點(diǎn)仍為100℃，這說明什么？

（2）測熔點(diǎn)時(shí)，遇下列情況將產(chǎn)生什么結(jié)果？

A．熔點(diǎn)管管壁太厚；　　B．熔點(diǎn)管底部未完全封閉，尚有一針孔；

C．熔點(diǎn)管不干凈；　　　D．加熱太快。

實(shí)驗(yàn)5　無機(jī)物的提純

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)固體物質(zhì)提純的原理與一般方法；掌握溶解、過濾、蒸發(fā)和結(jié)晶等基本操作技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)原理

見2．2．1節(jié)重結(jié)晶。

實(shí)驗(yàn)用品

儀器 減壓過濾裝置；pH試紙。

試劑 H2SO4（1mol·L－1）；H2O2（3%）；NaOH（0．5mol·L－1，2mol·L－1）；KSCN（0．1mol·L－1）；BaCl2（1mol·L－1）；HCl（2mol·L－1）；Na2CO3（3mol· L－1）；（NH4）2C2O4（飽和溶液）；HAc（6mol·L－1）；鎂試劑；AgNO3（0．1mol· L－1）；CuSO4·5H2O（s，粗品）；粗食鹽（s）；NaNO3（s）；KCl（s）。

Ⅰ　粗硫酸銅的提純

實(shí)驗(yàn)步驟

粗CuSO4中的可溶性雜質(zhì)主要是FeSO4和Fe2（SO4）3。本實(shí)驗(yàn)將待提純的粗CuSO4溶于適量水中，用H2O2將其中的Fe2＋氧化成Fe3＋，再用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH＝4，使Fe3＋水解為Fe（OH）3沉淀，在過濾時(shí)和其他不溶性雜質(zhì)一起除去。有關(guān)反應(yīng)式如下：

溶液中的Fe3＋是否除凈，可用KSCN檢驗(yàn)：

將初步除雜后的濾液加熱蒸發(fā)，使CuSO4·5H2O在有適量溶液存在的情況下結(jié)晶析出，其他微量的可溶性雜質(zhì)則留在母液中過濾除去。

提純方法如下。

用天平稱取5．0g粗CuSO4，放入潔凈的100mL燒杯中，用量筒加入30mL去離子水，置于石棉網(wǎng)上加熱并用玻璃棒攪拌至完全溶解，停止加熱。

待溶液稍冷卻后，加入1mL 3%H2O2溶液攪拌2～3min，再逐滴加入0．5mol· L－1 NaOH溶液至pH＝4（用pH試紙檢驗(yàn)）。取少許溶液于試管中，加入0．1mol· L－1 KSCN溶液1滴，如果呈現(xiàn)紅色，說明Fe3＋未沉淀完全，需繼續(xù)往燒杯中滴加NaOH溶液。將Fe3＋沉淀完全后，繼續(xù)加熱溶液片刻，靜置。

待固體沉降后，將燒杯中的上層清液小心沿玻璃棒倒入玻璃漏斗中過濾，殘存在燒杯內(nèi)的沉淀用少量水（不要超過5mL）洗滌1次，將洗滌液也倒入漏斗中過濾，依然殘留在燒杯內(nèi)的沉淀不必倒入漏斗中，可以棄去。濾液用干凈的蒸發(fā)皿承接。過濾完畢，將濾紙連同沉淀一起投入廢物缸內(nèi)。

往濾液中滴加1mol·L－1 H2SO4溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值為1～2，然后置于石棉網(wǎng)上小火加熱（切勿加熱過猛以免液體飛濺），并不斷用玻璃棒攪拌溶液，蒸發(fā)至溶液表面出現(xiàn)一薄層結(jié)晶膜時(shí)停止加熱（切勿蒸干）。讓蒸發(fā)皿冷卻至室溫，可得CuSO4· 5H2O晶體與少量母液共存的混合物。

裝配好減壓過濾裝置（見圖2－53）。將蒸發(fā)皿中的結(jié)晶和母液一起全部轉(zhuǎn)移到布氏漏斗內(nèi)（晶體盡量在濾紙上被平攤成餅狀），然后減壓過濾，并用玻璃棒輕輕按壓漏斗中的晶體，使殘液盡量被除去。抽濾完畢，先打開安全閥，再關(guān)閉抽氣系統(tǒng)，然后取出漏斗中的晶體，并將晶體夾在兩張干濾紙之間，輕輕按壓，吸干水分。抽濾瓶中的濾液倒入廢液缸中。

將已吸干的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至稱量紙上，用天平稱量，并按下式計(jì)算產(chǎn)率：

Ⅱ　粗食鹽的提純

實(shí)驗(yàn)步驟

粗食鹽中主要含有Ca2＋、Mg2＋、K＋和等可溶性雜質(zhì)以及泥沙等不溶性雜質(zhì)。選擇適當(dāng)?shù)脑噭┦箍扇苄噪s質(zhì)生成難溶化合物，經(jīng)過濾便可將雜質(zhì)除去。

第一步：加入BaCl2溶液，除去。

Ba2＋＋SO42－═══BaSO4↓

第二步：加入NaOH和Na2CO3溶液，除去Ca2＋、Mg2＋和過量加入的Ba2＋。

M2＋＋CO32－═══MCO3↓（M＝Ca；Ba）

Mg2＋＋2OH－═══Mg（OH）2↓

第三步：用HCl中和，除去過量的OH－和。

H＋＋OH－═══H2O

CO32－＋2H＋═══CO2＋H2O

粗食鹽中的K＋與上述試劑不起作用，仍留在溶液中。由于KCl的溶解度大于NaCl的溶解度，而且含量較少，所以在蒸發(fā)和濃縮溶液時(shí)，NaCl先結(jié)晶出來，KCl因未達(dá)飽和而仍留在母液中，濾去母液，便可得到較純的NaCl晶體。

提純方法如下。

（1）稱量和溶解。在天平上稱取8g粗食鹽于150mL燒杯中，加20mL水，加熱攪拌溶解。

（2）除。將溶液加熱至近沸，一邊攪拌一邊逐滴加入1mol·L－1 BaCl2溶液2mL，繼續(xù)加熱5min，使沉淀顆粒長大而易于沉降。

（3）檢查是否除盡。將燒杯從石棉網(wǎng)上取下，待沉淀沉降后，滴入1～2滴 BaCl2溶液，觀察上部清液。若有混濁現(xiàn)象，表示仍未除盡，還需加入BaCl2溶液，直到上層清液不再產(chǎn)生混濁為止。減壓過濾，棄去沉淀，將濾液轉(zhuǎn)移到150mL燒杯中。

（4）除Ca2＋、Mg2＋和Ba2＋。將濾液加熱到近沸，在攪拌下加入1mL 6mol· L－1 NaOH溶液，再逐滴加入3mol·L－1 Na2CO3溶液，直到?jīng)]有沉淀生成時(shí)，再多加0．5mL Na2CO3溶液，靜置，澄清后減壓過濾，棄去沉淀，將濾液轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中。

（5）除過量的。往濾液中滴加2mol·L－1 HCl溶液，使溶液呈微酸性（pH≈6）。

（6）蒸發(fā)與結(jié)晶。將蒸發(fā)皿置于石棉網(wǎng)上小火蒸發(fā)（切勿大火加熱以免液體飛濺），并不斷攪拌，濃縮到溶液表面出現(xiàn)一薄層晶體時(shí)停止加熱（切勿蒸干）。冷卻后減壓過濾，用少量水（2mL左右）洗滌蒸發(fā)皿，并用此洗滌液洗滌布氏漏斗中的晶體。晶體盡量抽干。

（7）烘干與稱量。把所得的晶體放在蒸發(fā)皿內(nèi)，在石棉網(wǎng)上小火烘干。冷卻后稱量，計(jì)算產(chǎn)率（計(jì)算方法同硫酸銅）。

產(chǎn)品純度的檢驗(yàn)：取原料、產(chǎn)品各1g，分別用6mL水溶解，然后各盛于3支試管中，組成3組。第1組各加入BaCl2溶液；第2組各加入2滴6mol·L－1 HAc溶液，再加入3～5滴飽和的（NH4）2C2O4溶液；第3組各加入3～5滴6mol·L－1 NaOH溶液，再加入1滴鎂試劑，分別比較其中、Mg2＋、Ca2＋等雜質(zhì)的存在情況。

Ⅲ　硝酸鉀的重結(jié)晶

實(shí)驗(yàn)步驟

1．硝酸鉀的制備

稱取17．0g NaNO3和15．0g KCl，放入150mL燒杯內(nèi)，加入30mL水，并在燒杯外壁液面處作一記號(hào)。將燒杯放在石棉網(wǎng)上，用小火加熱，使其中的鹽全部溶解，再繼續(xù)加熱，蒸發(fā)至原有液體體積的2／3，這時(shí)燒杯內(nèi)有晶體析出，趁熱抽濾（將所濾得的晶體保留用作鈉離子鑒定），濾液中即有晶體析出。另取15mL沸水，倒入抽濾瓶中，則結(jié)晶又復(fù)溶解，將抽濾瓶中的熱溶液倒入燒杯中，再用小火加熱，蒸發(fā)至原有體積的2／3，將此溶液靜置冷卻，則結(jié)晶再析出。抽濾，將晶體盡量抽干后，稱其質(zhì)量，計(jì)算理論產(chǎn)量和產(chǎn)率。保留少量此粗產(chǎn)品用作氯離子的檢驗(yàn)，其余粗產(chǎn)品全部用于下一步重結(jié)晶。

2．硝酸鉀的重結(jié)晶

將KNO3與H2O按質(zhì)量比為2∶1的比例混合，將粗產(chǎn)品溶于所需的蒸餾水中，在攪拌下加熱，使晶體溶解。一旦溶液沸騰，晶體溶解后，立即停止加熱（若溶液沸騰時(shí)晶體還未全部溶解，可適量加些蒸餾水），冷至室溫后，抽濾。將晶體盡量抽干后，稱其質(zhì)量。計(jì)算重結(jié)晶后產(chǎn)品的產(chǎn)率。

3．幾種離子的檢驗(yàn)

各取少許粗晶和純晶KNO3于2支試管中，用蒸餾水分別溶解，然后滴入幾滴0．1mol·L－1 AgNO3溶液，觀察現(xiàn)象。

注意事項(xiàng)

（1）Ca2＋與反應(yīng)生成白色沉淀，這種沉淀難溶于乙酸，易溶于鹽酸，所以要在乙酸介質(zhì)中進(jìn)行。

（2）鎂試劑為硝基苯偶氮間苯二酚，在酸性介質(zhì)中呈黃色，在堿性溶液中呈紅色或紫色，Mg2＋與鎂試劑在堿性介質(zhì)中反應(yīng)生成藍(lán)色螯合物。用鎂試劑檢驗(yàn)Mg2＋極為靈敏，最低檢出濃度為十萬分之一。

思考題

（1）結(jié)晶時(shí)濾液為什么不可蒸干？

（2）粗CuSO4溶液中的Fe2＋為什么要氧化成Fe3＋？加NaOH除Fe3＋時(shí)為什么溶液的pH值要調(diào)到4？

（3）在沉淀Ca2＋、Mg2＋時(shí)為何要加NaOH和Na2CO3的混合物，只加Na2CO3行嗎？為什么？

（4）實(shí)驗(yàn)中怎樣除去過量的沉淀劑BaCl2、NaOH和Na2CO3？

（5）制得的KNO3產(chǎn)品中的主要雜質(zhì)是什么？怎樣提純？

（6）能否將除去NaCl后的濾液直接冷卻制取KNO3？

實(shí)驗(yàn)6　有機(jī)物重結(jié)晶

重結(jié)晶是提純固體有機(jī)化合物的常用方法之一，要提純由有機(jī)合成得到的粗產(chǎn)品，最常用的有效方法通常是用合適的溶劑重結(jié)晶。重結(jié)晶的關(guān)鍵是選擇適宜的溶劑，根據(jù)被提純樣品的需要可采用單一溶劑或混合溶劑進(jìn)行重結(jié)晶。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

了解重結(jié)晶法提純固體有機(jī)物的原理和意義；掌握重結(jié)晶及過濾操作方法；掌握根據(jù)不同的提純物選擇不同溶劑的方法。

實(shí)驗(yàn)原理

見2．2．1節(jié)重結(jié)晶。

實(shí)驗(yàn)用品

儀器 回流及減壓過濾裝置。

試劑 粗乙酰苯胺（s）；粗萘；15%乙醇溶液；甲醇；異丙醇；活性炭。

Ⅰ　乙酰苯胺的重結(jié)晶

實(shí)驗(yàn)步驟

1．單一溶劑法

取0．5g粗乙酰苯胺，放在50mL燒杯中，加入少量水，攪拌加熱至沸騰，若仍不完全溶解，再加入少量水，直到完全溶解后，再多加2～3mL水（總量約25mL），稍冷，加入少許活性炭，繼續(xù)加熱微沸5～10min，進(jìn)行減壓熱過濾（可先將布氏漏斗預(yù)熱到一定的溫度），濾液置于燒杯中，令其冷卻析出結(jié)晶。結(jié)晶析出完全以后，用布氏漏斗抽氣過濾，以少量水在漏斗上洗滌之，壓緊抽干，把產(chǎn)品放在一表面皿中干燥，稱量并測其熔點(diǎn)。乙酰苯胺熔點(diǎn)為114℃。

用水進(jìn)行重結(jié)晶時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)油珠，這是因?yàn)楫?dāng)溫度高于83℃時(shí)，未溶于水但已熔化的乙酰苯胺形成另一液相所致，這時(shí)只要加入少量水或繼續(xù)加熱，此種現(xiàn)象即可消失。

2．混合溶劑法

稱取2．5g乙酰苯胺粗品，加入50mL圓底燒瓶中，加入15%乙醇溶液約15 mL，投入1～2粒沸石，按圖3－21裝好回流裝置。打開冷凝水，用水浴加熱至溶劑沸騰，并保持回流數(shù)分鐘，觀察固體是否完全溶解。若有不溶固體或油狀物，從冷凝管上口補(bǔ)加3mL溶劑，再加熱回流數(shù)分鐘，逐次補(bǔ)加溶劑，直至固體或油狀物恰好完全溶解，制得熱的飽和溶液，再過量加5～10mL溶劑。移去水浴，溶液稍冷后，加入活性炭，繼續(xù)水浴加熱，回流煮沸10～15min?；亓髌陂g將布氏漏斗和抽濾瓶在熱水浴中煮沸預(yù)熱。安裝好預(yù)熱的抽濾裝置，將熱溶液趁熱過濾，并盡快將濾液倒入一支潔凈的熱燒杯中。讓濾液慢慢冷卻至室溫，晶體析出，再進(jìn)行抽濾，用少量水洗滌晶體，抽干得白色片狀結(jié)晶。產(chǎn)品晾干、稱重，計(jì)算重結(jié)晶收率。

圖3-21　回流裝置

純乙酰苯胺為無色鱗片狀晶體?？赏ㄟ^測定熔點(diǎn)鑒定產(chǎn)品的純度。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一般收率較低，產(chǎn)品熔點(diǎn)偏低，試分析原因。

Ⅱ　萘的精制

實(shí)驗(yàn)步驟

1．重結(jié)晶溶劑選擇

在三支小試管中各加入20mg研細(xì)的萘，分別逐步滴加甲醇、乙醇、異丙醇。用玻璃棒攪拌，并觀察萘是否溶解。醇的用量為0．2～0．5mL。若不全溶，用水浴加熱試管，觀察萘是否溶解，并記錄。

將上述實(shí)驗(yàn)的熱溶劑中溶解而冷溶劑中不溶或微溶的溶液冷卻至晶體完全析出，比較晶體的析出量，選擇晶體析出最多的溶劑及溶劑最佳用量。

2．萘的精制

在250mL錐形瓶中加入5g粗萘，用最少的沸騰醇溶解，補(bǔ)加2～3mL溶劑，熱過濾。

用表面皿蓋住錐形瓶口，冷卻到室溫至晶體完全析出。減壓過濾，用少量溶劑洗滌晶體兩次，壓干。將晶體置于表面皿上干燥。

稱量，測萘的熔點(diǎn)，計(jì)算結(jié)晶收率。

純萘為白色片狀晶體，熔點(diǎn)為80．2℃。

注意事項(xiàng)

（1）為了便于控制加入最少量的醇，可在錐形瓶中加入少量的醇，并在錐形瓶口上接冷凝管，根據(jù)醇的沸點(diǎn)選擇合適的熱浴加熱到沸騰。在冷凝管上口逐步分批加入醇，至固體完全溶解。若溶液含有色雜質(zhì)，則可將溶液稍冷，再加入少量活性炭，再加熱煮沸5min。

（2）熱溶液需慢慢冷卻至晶體析出。若冷至室溫，仍無晶體析出，可用玻璃棒摩擦錐形瓶液面下方玻璃壁，以使晶體析出。

（3）若測得萘的熔點(diǎn)不符合要求，則應(yīng)重復(fù)上述操作。

思考題

（1）用實(shí)驗(yàn)選擇重結(jié)晶溶劑時(shí)，如何選定所需的實(shí)驗(yàn)溶劑種類？

（2）為提高純度和結(jié)晶回收率，重結(jié)晶操作中應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？

實(shí)驗(yàn)7　蒸餾與分餾

蒸餾是分離提純液體有機(jī)物的常用手段。根據(jù)化合物的性質(zhì)不同，在具體運(yùn)用上可采用常壓（簡單）蒸餾、分餾、減壓蒸餾和水蒸氣蒸餾。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)簡單蒸餾、減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾及分餾的原理；掌握簡單蒸餾、減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾及分餾的儀器裝置及操作技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)原理

見2．2．3節(jié)蒸餾。

實(shí)驗(yàn)用品

儀器 簡單蒸餾裝置；減壓蒸餾裝置；簡單分餾裝置；水蒸氣蒸餾裝置；酒精密度計(jì)。

試劑 工業(yè)C2H5OH（95%，60%）；乙酰乙酸乙酯；新鮮桉樹葉或果皮及香花等。

Ⅰ　工業(yè)乙醇的蒸餾

實(shí)驗(yàn)步驟

1．常量操作

量取70mL 95%工業(yè)C2H5OH樣品，倒入測密度用的長玻璃筒中，小心放入酒精密度計(jì)，待其穩(wěn)定后（勿使其貼靠筒壁），讀出相對(duì)密度，記下待蒸餾樣品中C2H5OH的濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

取60mL待蒸C2H5OH樣品，倒入100mL磨口圓底燒瓶中，加入2粒沸石，按圖2－57裝好普通蒸餾裝置。通入冷凝水，用水浴加熱（或用電熱套加熱）。注意觀察蒸餾瓶中蒸氣上升情況及溫度計(jì)讀數(shù)的變化，當(dāng)瓶內(nèi)液體沸騰時(shí)，蒸氣逐漸上升，當(dāng)達(dá)到溫度計(jì)水銀球時(shí)，溫度計(jì)讀數(shù)急劇上升。蒸氣進(jìn)入冷凝管被冷凝為液體落入接收瓶，記錄從蒸餾支管落下第一滴蒸餾液的溫度t1。然后調(diào)節(jié)加熱速度，控制蒸餾速度為每秒1～2滴為宜。待溫度恒定（即為該液體的沸點(diǎn)）不變時(shí)，換一個(gè)干燥的錐形瓶作接收器并記錄這一溫度t2。當(dāng)溫度再上升1℃（t3）時(shí)，即停止蒸餾。t2～t3為95%C2H5OH的沸程。

停止蒸餾時(shí)，先移去熱源，待體系冷卻后關(guān)閉冷凝水，自后向前拆卸裝置。

用酒精密度計(jì)測出餾出液的密度，記下蒸餾后C2H5OH的濃度。量取收集的95%C2H5OH的體積，計(jì)算回收率。

2．微量操作

微量操作的方法與常量操作相同，實(shí)驗(yàn)中將15mL酒精加到25mL燒瓶中蒸餾。

Ⅱ　工業(yè)乙醇的分餾

實(shí)驗(yàn)步驟

在100mL圓底燒瓶中，加入60%乙醇溶液50mL，加2粒沸石。按圖2－65安裝好分餾裝置（分餾柱上用石棉保溫）。打開冷卻水，用水浴加熱燒瓶至溶液沸騰，蒸氣慢慢上升進(jìn)入分餾柱，調(diào)節(jié)加熱速度，使蒸氣慢慢上升到分餾柱頂，注意觀察溫度計(jì)的讀數(shù)，當(dāng)溫度計(jì)讀數(shù)達(dá)到78℃時(shí)，收集主餾分，并控制餾出液速度為每秒1～2滴。當(dāng)蒸氣溫度快速下降時(shí)，即可停止加熱，得到約50mL餾出液。用酒精密度計(jì)測量餾出液的濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

Ⅲ　乙酰乙酸乙酯的減壓蒸餾

實(shí)驗(yàn)步驟

市售的乙酰乙酸乙酯中常含有少量的乙酸乙酯、乙酸和水，由于乙酰乙酸乙酯在常壓蒸餾時(shí)容易分解產(chǎn)生無水乙酸，故必須通過減壓蒸餾進(jìn)行提純。

1．密封性檢查

按圖2－59裝好減壓蒸餾裝置，裝好裝置后，應(yīng)空試系統(tǒng)是否密封。具體方法：泵打開后，將安全瓶上的放空閥關(guān)閉，擰緊毛細(xì)管上的螺旋夾，待壓力穩(wěn)定后，觀察壓力計(jì)（表）上的讀數(shù)是否到了最小或是否達(dá)到所要求的真空度。如果沒有，說明系統(tǒng)內(nèi)漏氣，應(yīng)進(jìn)行檢查。檢查方法：首先將真空接引管與安全瓶連接處的橡膠管折起來用手捏緊，觀察壓力計(jì)（表）的變化，如果壓力馬上下降，說明裝置內(nèi)有漏氣點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)一步檢查裝置，排除漏氣點(diǎn)；如果壓力不變，說明自安全瓶以后的系統(tǒng)漏氣，應(yīng)依次檢查安全瓶和泵，并加以排除或請(qǐng)指導(dǎo)老師排除。漏氣點(diǎn)排除后，應(yīng)再重新空試，直至壓力穩(wěn)定并且達(dá)到所要求的真空度時(shí)，方可進(jìn)行下面的操作。

2．減壓蒸餾

加入20mL乙酰乙酸乙酯到50mL蒸餾瓶中，安裝好裝置，開始減壓（先開泵，再關(guān)安全瓶上的放空閥），調(diào)節(jié)螺旋夾，使蒸餾瓶內(nèi)液體中有連續(xù)平穩(wěn)的小氣泡通過（如無氣泡可能因毛細(xì)管阻塞，應(yīng)予更換）。開啟冷凝水，用適當(dāng)?shù)臒嵩〖訜嵴麴s。加熱時(shí)，克氏瓶的圓球部分至少有2／3浸入浴液中。在浴液中放一支溫度計(jì)，控制浴液的溫度比待蒸餾液的溫度高20～30℃，使蒸餾速度控制在每秒1～2滴。在整個(gè)蒸餾過程中，要密切注意瓶頸上的溫度計(jì)以及測壓系統(tǒng)壓力計(jì)的讀數(shù)。蒸餾開始時(shí)，有低沸點(diǎn)的餾分，待觀察到沸點(diǎn)不變時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)真空接引管（一般用雙股接引管，當(dāng)要接收多組餾分時(shí)可采用多股接引管），開始接收餾分。在壓力穩(wěn)定及化合物較純時(shí)，沸程應(yīng)控制在1～2℃范圍內(nèi)。

停止蒸餾時(shí)，應(yīng)先將加熱器撤走，待稍冷卻后，打開毛細(xì)管上的螺旋夾，慢慢地打開安全瓶上的放空閥，使壓力計(jì)（表）恢復(fù)到零的位置，再關(guān)泵。否則由于系統(tǒng)中壓力低，會(huì)發(fā)生油或水倒吸回安全瓶或冷卻阱的現(xiàn)象。

苯甲醛、呋喃甲醛或苯胺的蒸餾：用蒸餾乙酰乙酸乙酯同樣的方法，通過減壓蒸餾提純苯甲醛、呋喃甲醛或苯胺。減壓蒸餾苯甲醛時(shí)，要避免被空氣中的氧所氧化。

注意事項(xiàng)

（1）加沸石的目的是避免液體在加熱過程中的過熱現(xiàn)象，防止暴沸。沸石必須在加熱前放入，如果加熱近沸騰時(shí)，發(fā)現(xiàn)未加沸石，切不可立即加入沸石，否則會(huì)引起暴沸而沖料。補(bǔ)加沸石必須在液體冷卻后才可以，如果中途停止蒸餾，再重新蒸餾時(shí)，仍要補(bǔ)加沸石。

（2）乙醇為易燃液體，其沸點(diǎn)較低，不宜用火直接加熱燒瓶，宜選用水浴加熱。

（3）為了保護(hù)油泵系統(tǒng)和泵中的油，在使用油泵進(jìn)行減壓蒸餾前，應(yīng)將低沸點(diǎn)的物質(zhì)先用簡單蒸餾的方法去除，必要時(shí)可先用水泵進(jìn)行減壓蒸餾。加熱溫度以產(chǎn)品不分解為準(zhǔn)。

（4）減壓蒸餾時(shí)，可用水浴、油浴、空氣浴等加熱，浴溫需比蒸餾物沸點(diǎn)高30℃以上。

（5）開始減壓與停止減壓時(shí)其各步的操作順序必須正確。

（6）在減壓蒸餾之前，應(yīng)先從手冊(cè)上查出各物質(zhì)在不同壓力下的沸點(diǎn)，供減壓蒸餾時(shí)參考。

思考題

（1）蒸餾過程中，為什么要控制蒸餾速度為每秒1～2滴？蒸餾速度過快對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？

（2）純的液體化合物在一定壓力下有固定沸點(diǎn)，但具有固定沸點(diǎn)的液體是否一定是純物質(zhì)？為什么？

（3）理論上乙醇－水恒沸物中乙醇含量為95．5%，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果低于此值，試分析原因。

（4）分餾和蒸餾在原理和應(yīng)用上有何不同？通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較說明之。

（5）可否通過反復(fù)分餾得到100%的乙醇？為什么？應(yīng)采用什么方法制取100%的乙醇？

（6）具有什么性質(zhì)的化合物需用減壓蒸餾進(jìn)行提純？

（7）進(jìn)行減壓蒸餾時(shí)，為什么必須用油浴加熱？為什么必須先抽真空后加熱？

（8）使用油泵減壓時(shí)，要有哪些吸收和保護(hù)裝置？其作用是什么？

（9）當(dāng)減壓蒸完所要的化合物后，應(yīng)如何停止減壓蒸餾？為什么？

Ⅳ　從桉樹葉中提取桉葉油——水蒸氣蒸餾

實(shí)驗(yàn)步驟

將新鮮桉樹葉切成小段，稱取100～150g，放入500mL圓底燒瓶中，加入適量水，按圖2－63裝好水蒸氣蒸餾裝置（油水分離器），使用電爐隔石棉網(wǎng)加熱，進(jìn)行水蒸氣蒸餾。水蒸氣進(jìn)入冷凝管被冷凝，冷凝液在油水分離器聚集并分層，相對(duì)密度比水輕的有機(jī)層在上層，水在下層；若有機(jī)物相對(duì)密度比水大，則有機(jī)層在下層，水在上層。分層后的水由支管不斷返回圓底燒瓶中，又不斷與被分離組分一同蒸出，油水分離器中的有機(jī)層逐漸增多。循環(huán)反復(fù)，直至被分離組分絕大部分蒸出為止。

觀察回流液滴有無油珠，當(dāng)無油珠時(shí)，停止加熱，拆下冷凝管。待有機(jī)層和水層完全分離后，由油水分離器下端刻度讀出有機(jī)層體積。將有機(jī)層放于燒杯中，稱量，計(jì)算桉葉精油提取率。

思考題

（1）水蒸氣蒸餾的原理是什么？

（2）查閱文獻(xiàn)，了解桉樹的種類。

實(shí)驗(yàn)8　薄層色譜分析

薄層色譜法是把固定相均勻地涂在一塊玻璃板或塑料板上，形成一定厚度的薄層并使其具有一定的活性，在此薄層上進(jìn)行色譜分離的。它具有展開快、分離效能高、靈敏度高、耐腐蝕等特點(diǎn)，比紙色譜的應(yīng)用更廣泛。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

了解薄層色譜的原理；掌握吸附薄層色譜的操作；掌握Rf值的求算方法。

實(shí)驗(yàn)原理

見2．2．5色譜分離技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)用品

儀器 薄層板；玻璃片；廣口瓶（150mL）。

試劑 1%的鄰硝基苯胺（a）、間硝基苯胺（b）的無水苯溶液；a與b的混合液（4∶1）；羧甲基纖維素鈉（0．5%～1%）；環(huán)己烷－乙酸乙酯混合液（5∶1）；1%的鄰硝基苯酚（c）、對(duì)硝基苯酚（d）的二氯甲烷溶液；c與d等體積的混合液；二氯甲烷；APC鎮(zhèn)痛藥片；1%的阿司匹林、非那西汀、咖啡因的95%乙醇溶液；5%溴的四氯化碳溶液；乙醇（95%）；無水乙醚；冰醋酸；硅膠G；硅膠GF254。

Ⅰ　鄰硝基苯胺與間硝基苯胺的分離

實(shí)驗(yàn)步驟

1．制板

取5g硅膠G與13mL 0．5%～1%的羧甲基纖維素鈉水溶液，在燒杯中調(diào)勻，鋪在清潔干燥的玻璃片上，可鋪10cm×3cm玻璃片8～10塊，薄層的厚度約為0．25mm。室溫晾干后，在110℃烘箱內(nèi)活化0．5h，取出放冷后即可使用。

2．點(diǎn)樣

取兩塊硅膠板，分別在距一端1cm處用鉛筆輕輕地畫一橫線作為起始線。用毛細(xì)管在一塊板的起始線上點(diǎn)1%的鄰硝基苯胺的無水苯溶液和a與b混合液兩個(gè)樣點(diǎn)；在第二塊板的起始線上點(diǎn)1%的間硝基苯胺的無水苯溶液和a與b混合液兩個(gè)樣點(diǎn)，樣點(diǎn)間距1～1．5cm，如果樣點(diǎn)顏色較淺，可重復(fù)點(diǎn)樣，重復(fù)點(diǎn)樣必須待前次樣點(diǎn)干燥后進(jìn)行，否則樣點(diǎn)斑點(diǎn)直徑過大，在分離中易產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象。

3．展開

待樣點(diǎn)干燥后，用夾子把板小心地放入事先已準(zhǔn)備好的盛有5mL環(huán)己烷－乙酸乙酯（5∶1）的150mL廣口瓶中，進(jìn)行展開。板與水平方向約成45°角，樣點(diǎn)的一端浸入展開劑中約0．5cm。當(dāng)展開劑上升到離板的上端約1cm時(shí)，取出板，立即用鉛筆記下展開劑前沿的位置，晾干后觀察分離的情況，比較兩者Rf值的大小。

Ⅱ　鄰硝基苯酚與對(duì)硝基苯酚的分離

實(shí)驗(yàn)步驟

取兩塊薄層板（硅膠G，10cm×3cm），在一塊板上分別點(diǎn)1%的鄰硝基苯酚的二氯甲烷溶液和c與d等體積的混合液，在另一塊板上分別點(diǎn)1%的對(duì)硝基苯酚的二氯甲烷溶液和c與d等體積的混合液，如果樣點(diǎn)顏色較淺，可重復(fù)點(diǎn)樣數(shù)次。待溶液揮發(fā)后，用夾子小心地把板放入盛有5mL二氯甲烷的150mL廣口瓶內(nèi)展開，當(dāng)展開劑上升到離板的上端約1cm時(shí)取出板，用鉛筆立即記下展開劑前沿的位置，晾干后觀察黃色斑點(diǎn)的位置，比較Rf值的大小。

Ⅲ　有機(jī)磷農(nóng)藥的分離

實(shí)驗(yàn)步驟

取薄層板一塊（硅膠G，20cm×5cm），用兩根毛細(xì)管分別將標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)藥溶液和未知農(nóng)藥溶液在原點(diǎn)線上點(diǎn)樣，然后將板放在盛有乙酸乙酯的層析缸（廣口瓶）中展開。展開結(jié)束后，將板上的乙酸乙酯吹干，然后把薄層板放在含有5%溴的四氯化碳溶液的溴蒸氣缸中活化30min，取出，待板上余溴揮發(fā)干凈，用噴霧器在板上均勻噴灑硝酸銀－溴酚藍(lán)顯色劑，便可看到藍(lán)色的背景上顯示出黃色的農(nóng)藥斑點(diǎn)。比較樣品斑點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)藥斑點(diǎn)的Rf值，確定樣品是否有該農(nóng)藥存在。

Ⅳ　鎮(zhèn)痛藥片APC組分的分離

實(shí)驗(yàn)步驟

普通的鎮(zhèn)痛藥如APC通常是幾種藥物的混合物，大多含有阿司匹林、非那西汀、咖啡因（它們的結(jié)構(gòu)如下）和其他成分，由于組分本身是無色的，需要通過紫外燈顯色或碘熏顯色，并與純組分的Rf值比較來加以鑒定。

1．薄層板的制備

取10cm×3cm的玻璃片四塊，洗凈晾干。在小燒杯中放2．5g硅膠GF254，7 mL 0．5%～1%的羧甲纖維素鈉水溶液，調(diào)成糊狀，均勻地鋪在4塊玻璃板上，在室溫晾干后，放入烘箱中，緩慢升溫至110℃，恒溫0．5h，取出，置于干燥器中備用。

2．樣品的制備

取鎮(zhèn)痛藥片APC半片，用不銹鋼鏟研成粉狀。取一支滴管，用少許棉花塞住其細(xì)口部，然后將粉狀A(yù)PC轉(zhuǎn)入其中。另取一支滴管，將2．5mL 95%乙醇滴入盛有APC的滴管中，流出的萃取液收集于一小試管中。

3．點(diǎn)樣

取三塊制好的薄層板，每塊板上點(diǎn)兩個(gè)樣點(diǎn)，分別為APC的萃取液和1%的阿司匹林的95%乙醇溶液、1%的非那西汀的95%乙醇溶液、1%的咖啡因的95%乙醇溶液三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品。

4．展開、顯色并鑒定

展開劑用無水乙醚5mL、二氯甲烷2mL、冰醋酸7滴的混合溶液，在層析缸中進(jìn)行展開。觀察展開劑前沿，當(dāng)上升至離板的上端1cm時(shí)取出，迅速在前沿處畫線。

將干后的薄層板放入254nm紫外分析儀中顯色，可清晰地看到展開得到的粉紅色斑點(diǎn)，用鉛筆把其畫出，求出每個(gè)點(diǎn)的Rf值，并將未知物與標(biāo)準(zhǔn)樣品比較。

也可把以上的薄層板再置于放有幾粒碘結(jié)晶的廣口瓶內(nèi)，蓋上瓶蓋，直至薄層板上暗棕色的斑點(diǎn)明顯時(shí)取出，并與先前在紫外燈下觀察作出的記號(hào)比較。

注意事項(xiàng)

（1）要得到粘貼較牢的薄層板，玻璃片一定要干凈，一般先用洗滌液洗凈，再用自來水、蒸餾水沖洗，必要時(shí)用乙醇擦洗，洗凈后只能拿玻璃片的切面。

（2）點(diǎn)樣時(shí)，使毛細(xì)管的液面剛好接觸薄層板即可，切勿點(diǎn)樣過重而使薄層破壞。

思考題

（1）在混合物的薄層色譜中，如何判定各組分在薄層上的位置？

（2）在層析時(shí)，層析缸中常放入一張濾紙，為什么？

（3）樣品過大有什么壞處？若將樣點(diǎn)浸入展開劑液面以下會(huì)有什么樣的影響？

實(shí)驗(yàn)9　柱色譜分析

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

熟悉柱色譜中溶劑、洗脫劑的選擇；掌握用柱色譜法分離和鑒定化合物的操作技術(shù)；了解從天然物質(zhì)中提取有效成分的基本原理和方法。

實(shí)驗(yàn)原理

見2．2．5色譜分離技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)用品

儀器 色譜柱；圓底燒瓶；球形冷凝管；錐形瓶；集熱式恒溫磁力攪拌器。

試劑 中性氧化鋁（100～200目）；亞甲基藍(lán)與甲基橙（1∶1）的乙醇混合液；乙醇（95%）；市售番茄醬；石油醚；丙酮；甲苯；飽和食鹽水；無水硫酸鈉。

Ⅰ　柱層析分離甲基橙與亞甲基藍(lán)染料

實(shí)驗(yàn)步驟

在錐形瓶中稱量7g中性氧化鋁，并用10mL 95%乙醇調(diào)勻，另外加入5mL 95%乙醇于色譜柱中。打開色譜柱活塞，控制乙醇流速為每秒1滴，將Al2O3從柱頂一次加入柱內(nèi)，并用裝有橡皮塞的玻璃棒輕輕敲擊管外壁，使其填裝均勻。

待氧化鋁全部下沉，通過轉(zhuǎn)動(dòng)輕敲使氧化鋁于柱頂形成均勻平面，然后在表面輕輕地覆蓋一張圓形濾紙。當(dāng)乙醇液面降至濾紙表面時(shí)，關(guān)閉活塞，用滴管沿管壁加入1mL亞甲基藍(lán)與甲基橙（1∶1）的乙醇混合液。

打開活塞，仍控制流速為每秒1滴，當(dāng)混合液降至濾紙面時(shí)再關(guān)閉活塞，用滴管沿管壁滴入1～2mL 95%乙醇，洗去黏附在柱壁上的液滴。打開活塞，讓洗滌液降至濾紙面時(shí)，再加3mL 95%乙醇。在色譜柱頂上裝上滴液漏斗，用95%乙醇淋洗，洗脫速度為每秒1滴，觀察色帶的形成和分離。當(dāng)藍(lán)色亞甲基藍(lán)色帶到達(dá)柱底時(shí)，更換接收器，收集全部色帶，然后改用水作洗脫劑，同時(shí)更換接收器。當(dāng)黃色甲基橙色帶到達(dá)柱底時(shí)，再更換接收器，收集全部色帶。

色譜分離結(jié)束后，拉開活塞將柱內(nèi)氧化鋁倒入廢物桶內(nèi)，切勿倒入水槽。回收亞甲基藍(lán)的乙醇溶液和甲基橙的水溶液。

注意事項(xiàng)

（1）加入沙子的目的是使加料時(shí)不致把吸附劑沖起，影響分離效果。若無沙子，也可用玻璃毛。

（2）為了保持柱子的均一性，使整個(gè)吸附劑浸泡在溶劑或溶液中是必要的。否則當(dāng)柱中溶劑或溶液流干時(shí)，就會(huì)使柱身干裂，影響滲濾和顯色的效果。

（3）最好用移液管將欲分離溶液轉(zhuǎn)移至柱中。

（4）如不安裝滴液漏斗，也可用每次倒入10mL洗脫劑的方法進(jìn)行洗脫。

思考題

（1）柱中若留有空氣或填裝不勻，對(duì)分離效果有何影響？如何避免？

（2）柱色譜法的基本原理是什么？

（3）樣品在柱內(nèi)的下移速度為什么不能太快？如果太快會(huì)有什么后果？

Ⅱ　番茄紅素的提取與分離

實(shí)驗(yàn)步驟

在市售的食用番茄醬中含有番茄紅素和β－胡蘿卜素，這些都是類胡蘿卜素。分子式為C40H56，其結(jié)構(gòu)式為

從上面的結(jié)構(gòu)式可看出，番茄紅素和β－胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)相似，是同分異構(gòu)體，用一般方法很難將它們分離，而色譜法是一種較好的分離同分異構(gòu)體的手段，本實(shí)驗(yàn)利用柱層析分離技術(shù)將它們分離開。完成分離之后再用薄層層析法進(jìn)行鑒定比較，兩個(gè)同分異構(gòu)體會(huì)表現(xiàn)出不同的Rf值。

1．番茄紅素和β－胡蘿卜素的提取

在50mL圓底燒瓶中加入4g番茄醬，再加入10mL 95%乙醇，回流5min，冷卻后過濾，濾液存于50mL錐形瓶中。將濾紙和濾渣再放入圓底燒瓶中，用10mL石油醚（沸程60～90℃）回流3min，冷卻后，過濾。將兩次濾液并入同一錐形瓶中，加入5mL飽和食鹽水搖勻，倒入分液漏斗中，靜置待分層。上層有機(jī)相倒入干燥的錐形瓶中，用適量的無水硫酸鈉干燥30min。預(yù)留幾滴做薄層層析外，其余蒸除溶劑，得到粗提取物備用。

2．柱層析分離番茄紅素和β－胡蘿卜素

先將少量脫脂棉放入層析柱內(nèi)，用長玻璃棒塞緊壓平，經(jīng)玻璃漏斗向柱內(nèi)加入約5mm厚的細(xì)沙，并使沙面平整。另稱取3g中性氧化鋁于燒杯中，加入5mL左右的石油醚攪拌均勻，迅速不斷地加入盛有6mL石油醚的層析柱中，同時(shí)將柱下端活塞打開，讓石油醚緩緩流出。加完氧化鋁后，關(guān)閉活塞，靜置，當(dāng)氧化鋁不再沉降后，再在上端加入2mm厚細(xì)沙，放出多余的石油醚至柱頂尚保留1cm左右高的石油醚。

將粗提取物用盡可能少的甲苯溶解，用吸管轉(zhuǎn)移到層析柱上，先用石油醚進(jìn)行洗脫，由于β－胡蘿卜素極性相對(duì)較小，在柱中移動(dòng)速度較快，首先收集到的是黃色的含有β－胡蘿卜素的洗脫液。當(dāng)所有β－胡蘿卜素被完全洗脫，改用石油醚－丙酮混合液（8∶2）作為洗脫液對(duì)番茄紅素進(jìn)行洗脫，收集紅色的洗脫液。

3．薄層層析

用毛細(xì)管吸取提取好的濾液，點(diǎn)在活化好的硅膠板上，用展開劑［石油醚－丙酮（9∶1）］在層析缸中展開，待展開完畢后取出薄層板，分別計(jì)算番茄紅素和β－胡蘿卜素的Rf值。

注意事項(xiàng)

（1）先用乙醇對(duì)番茄醬脫水，便于石油醚更有效地提取番茄紅素和β－胡蘿卜素。

（2）濕法裝柱時(shí)，注意填充均勻，不能有氣泡，也不能出現(xiàn)松緊不均和斷層，否則會(huì)影響分離效果和洗脫速度。洗脫過程中洗脫液的液面應(yīng)始終高于氧化鋁表面，否則會(huì)出現(xiàn)斷層現(xiàn)象。

（3）加入一定量的丙酮，是為了增加洗脫液的極性，有利于洗出極性較大的組分。

思考題

（1）番茄紅素和β－胡蘿卜素相比，哪一個(gè)的Rf值大？

（2）提取液為何用飽和食鹽水洗滌？

實(shí)驗(yàn)10　紙色譜分析

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握紙色譜法的原理及操作技術(shù)；了解氨基酸、金屬離子在紙色譜中的分離行為。

實(shí)驗(yàn)原理

見2．2．5色譜分離技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)用品

儀器 紙層析缸（可用廣口瓶代替）；噴霧器；電吹風(fēng)；慢速定量濾紙；新華1號(hào)濾紙。

試劑 展開劑［CH3COCH3－HCl（濃）－H2O（90∶5∶5）］；氨水（濃，顯色劑）；CoCl2、CuCl2、FeCl3、NiCl2（標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度均為0．3mol·L－1）；未知液（標(biāo)準(zhǔn)溶液中幾種的等量混合液）；展開劑［0．2%茚三酮的正丁醇－甲酸（80%～88%）－水（15∶3∶2），共配80mL］；氨基酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（0．2%），分別將L－谷氨酸、L－異亮氨酸、L－賴氨酸配成0．2%的水溶液；氨基酸混合試液（將上述三種氨基酸等體積混合均勻，作為樣品）；黃血鹽（5%）；赤血鹽（5%）。

Ⅰ　金屬離子紙層析法分離和鑒定

實(shí)驗(yàn)步驟

1．濾紙的準(zhǔn)備

取一張寬5cm，長12cm的慢速定量濾紙，剪成寬1cm的五長條（上端留2～3cm不剪開），在紙的下端2cm處用鉛筆畫一條直線，在濾紙的上端分別標(biāo)明標(biāo)準(zhǔn)溶液與未知樣品的名稱。

2．點(diǎn)樣

分別用毛細(xì)管取四種金屬離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，在四條濾紙上點(diǎn)出直徑約為2mm的擴(kuò)散原點(diǎn)，第五條濾紙點(diǎn)未知液。點(diǎn)樣后將濾紙置于通風(fēng)處晾干。

3．展開

將上一步中得到的點(diǎn)樣濾紙小心地置于含有大約10mL展開劑的廣口瓶中，使濾紙下端浸入展開劑中1cm，濾紙上端裹在廣口瓶磨口處，如圖3－22（a）所示。注意不要使試液斑點(diǎn)浸入展開劑中，同時(shí)五條濾紙要分開，不要粘連或貼在瓶壁上。若濾紙條不易分開，可順著紙條方向?qū)V紙適當(dāng)剪開些。然后蓋緊瓶塞，放置5min后取出濾紙，觀察記錄各離子在濾紙上的顏色和位置，放在通風(fēng)處晾干。

圖3-22　展開和顯色

4．顯色

經(jīng)過分離后的無機(jī)離子斑點(diǎn)顏色一般較淺，不容易分辨，需要加入試劑顯色。下面介紹兩種顯色方法，實(shí)驗(yàn)時(shí)任選一種。

（1）氨熏。將濾紙放在廣口瓶中，濾紙不要浸入氨水，如圖3－22（b）所示，氨熏約5min。

（2）黃血鹽、赤血鹽顯色。用毛筆蘸取少量5%黃血鹽溶液，在濾紙上迅速涂抹，觀察斑點(diǎn)顏色。待濾紙干燥后，再用5%赤血鹽溶液在濾紙上快速涂抹，觀察斑點(diǎn)顏色。

5．未知液分析

觀察未知液在濾紙條上產(chǎn)生斑點(diǎn)的顏色、位置、數(shù)量，分別與標(biāo)準(zhǔn)溶液斑點(diǎn)的顏色、位置相比較，確定未知液中含有哪些離子。

6．計(jì)算Rf值

Rf值的計(jì)算方法同薄層色譜。

Ⅱ　紙色譜分離氨基酸

實(shí)驗(yàn)步驟

方法一：

（1）濾紙準(zhǔn)備。在層析紙下端2．5cm處，用鉛筆畫一橫線，在線上畫出1、2、3、4四個(gè)等距離的點(diǎn)，1、2、3號(hào)分別用毛細(xì)管將三種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)溶液點(diǎn)出直徑約為2mm的擴(kuò)散原點(diǎn)，4號(hào)點(diǎn)為混合液原點(diǎn)（注：皮膚分泌物有氨基酸，不要用手直接接觸紙條），如圖3－23所示。

圖3-23　紙條點(diǎn)樣和展開后示意圖

（2）展開分離。將點(diǎn)好樣的濾紙晾干后，用掛鉤懸掛在層析筒蓋上，放入已點(diǎn)好樣的紙條，紙條應(yīng)掛得平直，原點(diǎn)應(yīng)離開液面1cm，記下展開時(shí)間，當(dāng)展開劑前沿上升至15～20cm時(shí)，取出層析紙，畫出溶劑前沿，記下展開停止時(shí)間。將濾紙晾干。

（3）顯色。將晾干的層析濾紙放入100℃烘箱中烘3～5min，或用電吹風(fēng)的熱風(fēng)吹干，即可顯出各層析斑點(diǎn)。用鉛筆畫出各斑點(diǎn)輪廓。

（4）量出各斑點(diǎn)的中心到原點(diǎn)中心的距離，計(jì)算Rf值和ΔRf值。

方法二：

（1）用新華1號(hào)濾紙（6cm×25cm），按前述無機(jī)金屬離子的紙層析方法進(jìn)行濾紙的準(zhǔn)備、點(diǎn)樣和展開。

（2）顯色。溶劑前沿上升至15～20cm時(shí)，取出紙條，畫出溶劑前沿，記下展開停止時(shí)間。將濾紙晾干。將晾干的層析濾紙放入100℃烘箱中烘3～5min，或用電吹風(fēng)的熱風(fēng)吹干，即可顯出各層析斑點(diǎn)。用鉛筆畫出各斑點(diǎn)輪廓。

（3）量出各斑點(diǎn)的中心到原點(diǎn)中心的距離，計(jì)算Rf值和ΔRf值。

注意事項(xiàng)

（1）在濾紙上記錄原點(diǎn)位置時(shí)，只能用鉛筆而不能用鋼筆或圓珠筆。

（2）展開時(shí)，樣品擴(kuò)散原點(diǎn)不能浸入展開劑中。

思考題

（1）紙色譜分離實(shí)驗(yàn)為什么要采用標(biāo)準(zhǔn)試樣對(duì)照鑒別？

（2）層析分離氨基酸時(shí)，流動(dòng)相和固定相的作用是什么？

（3）比移值Rf的定義是什么？由本實(shí)驗(yàn)所得Rf和ΔRf的值討論分離效果。

（4）單獨(dú)的氨基酸的Rf值與在混合液中該氨基酸的Rf值是否相同，為什么？

（5）層析濾紙經(jīng)氨熏后置于空氣中，為什么有些離子的顏色很快變淺？

實(shí)驗(yàn)11　茶葉中咖啡因的提取和紅外、紫外光譜分析

咖啡因（caffeine，又名咖啡堿）在茶葉中占1%～5%，另外還含有丹寧酸（鞣酸）、色素、纖維素、蛋白質(zhì)等?？Х纫蛞兹苡诼确?、水、乙醇等，丹寧酸易溶于水和乙醇。含有結(jié)晶水的咖啡因?yàn)闊o色針狀結(jié)晶，在100℃時(shí)失去結(jié)晶水并開始升華，178℃時(shí)升華很快，無水咖啡因的熔點(diǎn)為234．5℃?？Х纫蛴捎诰哂写碳ば呐K、興奮大腦神經(jīng)和利尿作用，因此可以用作中樞神經(jīng)興奮劑。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過從茶葉中提取咖啡因?qū)W習(xí)固－液萃取的原理及方法；掌握索氏提取器的原理及其作用；掌握升華原理及操作；了解紅外光譜儀、紫外－可見分光光度計(jì)的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)；掌握紅外光譜儀、紫外－可見分光光度計(jì)的使用；學(xué)習(xí)紫外吸收光譜定量方法；掌握常用固體物質(zhì)紅外制樣方法。

實(shí)驗(yàn)原理

咖啡因的化學(xué)名為1，3，7－三甲基－2，6－二氧嘌呤，其結(jié)構(gòu)如下：

咖啡因可由人工合成法或提取法獲得。本實(shí)驗(yàn)采用索氏提取法從茶葉中提取咖啡因。利用咖啡因易溶于乙醇、易升華等特點(diǎn)，以95%乙醇作溶劑，通過索氏提取器（或回流）進(jìn)行連續(xù)抽提，然后濃縮、焙炒得到粗制咖啡因，再通過升華提取得到純的咖啡因。

咖啡因不僅可以通過測熔點(diǎn)和用光譜法加以鑒別，還可以通過制備咖啡因水楊酸鹽衍生物進(jìn)一步得到確認(rèn)。作為弱堿性化合物，咖啡因可與水楊酸作用生成熔點(diǎn)為137℃的水楊酸鹽：

咖啡因的三氯甲烷溶液在276．5nm下有最大吸收，其吸光度值的大小與咖啡因的濃度成正比，從而可進(jìn)行定量測定。紅外光譜的工作原理見2．3．2節(jié)。

實(shí)驗(yàn)用品

儀器 紅外光譜儀器；壓片機(jī)；紫外分光光度計(jì)；索氏提取器等。

試劑 茶葉；乙醇（95%）；生石灰；二氯甲烷；溴化鉀；無水硫酸鈉；三氯甲烷；高錳酸鉀（1．5%）；無水亞硫酸鈉（10%）與硫氰酸鉀（10%）混合溶液；磷酸（15%）；氫氧化鈉（20%）；乙酸鋅（20%）；亞鐵氰化鉀溶液（10%）；咖啡因標(biāo)準(zhǔn)樣品（純度98%以上）；咖啡因標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（0．5mg·mL－1）。

Ⅰ　從茶葉中提取咖啡因

實(shí)驗(yàn)步驟

1．常量提取

（1）萃取。取8．0g茶葉放入索氏提取器的紙筒中，在筒中加入30mL乙醇，在圓底燒瓶中加入50mL乙醇，將其安裝為索氏提取裝置（見圖2－69），水浴加熱，回流提取，直到提取液顏色較淺時(shí)為止，約用2．5h，待冷凝液剛剛虹吸下去時(shí)停止加熱。然后改為蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾，待蒸出60～70mL乙醇時(shí)（瓶內(nèi)剩余約5mL），停止蒸餾，把殘余液趁熱倒入盛有3～4g生石灰的蒸發(fā)皿中（可用少量蒸出的乙醇洗蒸餾瓶，洗滌液一并倒入蒸發(fā)皿中）。

（2）升華。將蒸發(fā)皿中物質(zhì)攪拌成糊狀，然后放在蒸汽浴上蒸干成粉狀（不斷攪拌，壓碎塊狀物，注意著火?。寥フ舭l(fā)皿前沿上的粉末（以防止升華時(shí)污染產(chǎn)品），蒸發(fā)皿上蓋一張刺有許多小孔的濾紙（扎刺向上），再在濾紙上罩一玻璃漏斗（見圖2－55），用小火加熱升華，控制溫度在220℃左右。如果溫度太高，會(huì)使產(chǎn)物冒煙炭化。當(dāng)濾紙上出現(xiàn)白色針狀結(jié)晶時(shí)，小心取出濾紙，將附在上面的咖啡因刮下，如果殘?jiān)詾榫G色可再次升華，直到變?yōu)樽厣珵橹?。合并幾次升華的咖啡因，測其熔點(diǎn)（因熔點(diǎn)較高，可做成其衍生物檢驗(yàn)）。

2．半微量提取

方法一：

（1）萃取。取2．0g茶葉用濾紙包好，放入恒壓滴液漏斗中，再在漏斗的上口加一回流冷凝管，然后與盛有20mL 95%乙醇的圓底燒瓶組成類似索氏提取裝置。加熱，回流提取，當(dāng)萃取液剛剛淹沒濾紙?zhí)讜r(shí)，打開活塞放出液體，關(guān)好活塞再次萃取。如此重復(fù)多次，直到提取液顏色較淺時(shí)為止，約用1h。停止加熱。然后改用蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾，待蒸出大部分乙醇時(shí)（瓶內(nèi)剩余1～2mL），停止蒸餾，把殘余液趁熱倒入盛有約1g生石灰的蒸發(fā)皿中（可用少量蒸出的乙醇洗蒸餾瓶，洗滌液一并倒入蒸發(fā)皿中）。

（2）升華。升華方法同常量提取中（2）。

方法二：

在50mL燒杯中加入1．5g無水碳酸鈉和15mL水，加熱使固體溶解。稱1．5～2．0g茶葉，用紗布扎成小茶袋，放入上述燒杯中，蓋上表面皿，繼續(xù)加熱使溶液微沸，保持加熱30～40min。冷卻至室溫，將提取液倒入另一容器中，用一玻璃棒盡量將茶袋中液體潷干。用3mL二氯甲烷萃取水溶液（萃取裝置見圖2－68）。由于多種物質(zhì)成分存在，萃取液有乳化現(xiàn)象，可采用離心方法解決。將分離的有機(jī)層通過一鋪有少量棉花和2～3g無水硫酸鈉的漏斗過濾，水層再用二氯甲烷萃取3次（每次3 mL）。萃取液同樣用上述方法過濾。濾液經(jīng)水泵減壓蒸去溶劑（裝置見圖2－59），得灰白色的咖啡因粗品。在一個(gè)抽濾瓶中放入咖啡因粗品，中間插入一支帶支管的試管并通入冷卻水，加熱抽濾瓶底部，進(jìn)行升華，要防止咖啡因熔融（裝置見圖2－56）。當(dāng)所有咖啡因粗品升華到試管底部后，停止加熱，關(guān)水，移去真空，小心將升華產(chǎn)物刮在稱量紙上，稱重，計(jì)算該茶葉中咖啡因的含量，測定熔點(diǎn)。進(jìn)行紅外光譜的測定并與標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行比較。

咖啡因水楊酸鹽衍生物的制備：在試管中加入50mg咖啡因、37mg水楊酸和4 mL甲苯。在水浴上加熱振搖使其溶解，然后加入1mL石油醚（60～90℃），在冰浴中冷卻結(jié)晶。如無結(jié)晶析出，可用玻璃棒或刮刀摩擦管壁。用毛細(xì)管吸出母液，晶體用少許石油醚洗滌，移出晶體，干燥，測定熔點(diǎn)。純鹽的熔點(diǎn)為137℃。

Ⅱ　咖啡因的紅外光譜測定

實(shí)驗(yàn)步驟

1．光譜測定

（1）開啟儀器，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)并進(jìn)入OMNIC窗口。

（2）壓片法制樣：取1～2mg干燥試樣放入瑪瑙研缽中，加入100mg左右的溴化鉀粉末，在紅外燈下研磨成粒度約2μm的細(xì)粉。將細(xì)粉移入壓片模中，將模子放在油壓機(jī)上，加壓力，在60～65MPa的壓力下維持5min，放氣去壓，脫模，可獲得一片直徑為13mm的半透明鹽片，將片子裝在樣品架上，即可進(jìn)行紅外光譜測定。

（3）繪制試樣咖啡因的紅外光譜圖。整個(gè)過程包括：①設(shè)定收集參數(shù)；②收集背景；③收集樣品圖；④對(duì)所得試樣譜圖進(jìn)行基線校正，標(biāo)峰等處理；⑤標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索；⑥打印譜圖。

（4）收集樣品圖完成后，即可從樣品室中取出樣品架。并用浸有無水乙醇的脫脂棉將用過的研缽、鑷子、刮刀、壓模等清洗干凈，置于紅外干燥燈下烘干，以備制下一個(gè)試樣。

2．譜圖解析

對(duì)照試樣的結(jié)構(gòu)，對(duì)紅外譜圖中的吸收峰進(jìn)行歸屬。4000～1500cm－1區(qū)域的每一個(gè)峰都應(yīng)討論，小于1500cm－1的吸收峰選擇主要的進(jìn)行歸屬。圖3－24為咖啡因IR圖譜。

圖3-24　咖啡因的IR圖譜

Ⅲ　紫外光譜法測定茶葉中咖啡因的含量

實(shí)驗(yàn)步驟

1．茶葉及其固體制成品

在100mL燒杯中稱取經(jīng)粉碎成低于30目的均勻樣品0．5～2．0g，加入80mL沸水，加蓋，搖勻，浸泡2h，然后將浸出液全部移入100mL容量瓶中，加入20%乙酸鋅溶液2mL，加入10%亞鐵氰化鉀2mL，搖勻，用水定容至100mL，靜置沉淀，過濾。取濾液5．0～20．0mL，置于250mL分液漏斗中，按上述操作依次加入1．5%高錳酸鉀溶液5mL、10%無水亞硫酸鈉與10%硫氰酸鉀混合溶液10mL、15%磷酸溶液1mL、三氯甲烷50mL等進(jìn)行萃取和二次萃取，制成100mL樣品的三氯甲烷溶液，備用。

2．茶葉的液體制成品

在100mL容量瓶中準(zhǔn)確移入10．0～20．0mL均勻樣品，加入20%乙酸鋅溶液2mL、10%亞鐵氰化鉀溶液2mL，搖勻，用水定容至100mL，搖勻，靜置沉淀，過濾。取濾液5．0～20．0mL，按上述操作進(jìn)行，制備成100mL樣品的三氯甲烷溶液，備用。

3．標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

從0．5mg·mL－1的咖啡因標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液中，用重蒸三氯甲烷配制成濃度分別為0μg·mL－1、5μg·mL－1、10μg·mL－1、20μg·mL－1的標(biāo)準(zhǔn)系列，以重蒸三氯甲烷（0μg·mL－1）作參比，調(diào)節(jié)零點(diǎn)，用1cm比色皿于276．5nm下測量吸光度，作吸光度－咖啡因濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線或求出直線回歸方程。

4．樣品的測定

在25mL具塞試管中，加入5g無水硫酸鈉，倒入20mL樣品的三氯甲烷制備液，搖勻，靜置。將澄清的三氯甲烷用1cm比色皿于276．5nm處測出其吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線（或直線回歸方程）求出樣品的吸光度相當(dāng)于咖啡因的濃度c（μg· mL－1），同時(shí)用重蒸三氯甲烷作試劑空白。

5．樣品中咖啡因含量的計(jì)算

茶葉及其固體制品中咖啡因含量

茶葉提取液中咖啡因含量

式中：c為樣品吸光度相當(dāng)于咖啡因濃度，μg·mL－1；c0為試劑空白吸光度相當(dāng)于咖啡因濃度，μg·mL－1；m為稱取樣品的質(zhì)量，g；V為量取茶葉液體樣品的體積，mL；V1為移取樣品處理后水溶液的體積，mL。

注意事項(xiàng)

（1）回流提取時(shí)，應(yīng)控制好加熱的速率；升華操作在此實(shí)驗(yàn)中為最關(guān)鍵的—步，注意控制溫度：溫度高，產(chǎn)物炭化，產(chǎn)品又不能升華；升華用的蒸發(fā)皿容積不要太大。

（2）制樣時(shí)，試樣量必須合適。試樣量過多，制得的試樣晶片太“厚”，透光率差，導(dǎo)致收集到的譜圖中強(qiáng)峰超出檢測范圍；試樣量太少，制得的晶片太“薄”，收集到的譜圖信噪比差。

（3）紅外光譜實(shí)驗(yàn)應(yīng)在干燥的環(huán)境中進(jìn)行，因?yàn)榧t外光譜儀中的一些透光部件是由溴化鉀等易溶于水的物質(zhì)制成的，在潮濕的環(huán)境中極易損壞。另外，水本身能吸收紅外光產(chǎn)生強(qiáng)的吸收峰，干擾試樣的譜圖。

（4）在本實(shí)驗(yàn)條件下，本法儀器檢出限為0．2μg·mL－1，茶葉及其固體制成品為5mg·（100g）－1，咖啡或茶葉的液體制成品為5mg·L－1。標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍是0．0～30．0μg·mL－1，相關(guān)系數(shù)是0．999，回收率是90．1%～101．8%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于4．0%。同一實(shí)驗(yàn)室平行測定或重復(fù)測定結(jié)果的相對(duì)偏差絕對(duì)值的允許差：可樂型飲料為10%，咖啡、茶葉及其制品為15%。

（5）試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定條件應(yīng)保持一致。

思考題

（1）在常量提取和半微量提取的方法一中用到生石灰，它起什么作用？用半微量提取的方法二提取咖啡因時(shí)加入氧化鈣和碳酸鈉，它們各起什么作用？

（2）本實(shí)驗(yàn)中，在提取、烘烤和升華操作中，如何減少產(chǎn)品的損失？

（3）化合物的紅外光譜是怎樣產(chǎn)生的？它能提供哪些重要的結(jié)構(gòu)信息？

（4）為什么甲基的伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在高頻區(qū)？

（5）單靠紅外光譜解析能否得到未知物的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)，為什么？

（6）是否所有的化合物都能用紫外吸收光譜作定性和定量分析？