熔點、沸點、折光率以及比旋光度是鑒定有機化合物以及判斷有機化合物純度的重要物理常數。
實驗1熔點的測定
一、實驗目的
(1) 了解熔點測定的原理和意義。
(2) 掌握毛細管法測定熔點的操作。
(3) 了解顯微熔點測定儀與全自動數字熔點測定儀的使用方法。
二、實驗原理
熔點(melting point)是固體有機化合物非常重要的物理常數之一。通常是指固體物質受熱由固態轉變為液態時的溫度(見圖222)。然而熔點的嚴格定義是指在一個大氣壓(1.013×105Pa)下物質固-液兩態平衡時的溫度,如圖223所示,曲線**表示一種物質固相的蒸氣壓與溫度的關係,曲線ML表示液相的蒸氣壓與溫度的關係。由於**的變化大於ML,兩條曲線相交於M,在交叉點M處,固液兩相蒸氣壓一致,固液兩相平衡共存,這時的溫度T就是該物質的熔點。理論上它應是一個點。但實際測定這一點有一定的困難,一般測得的是一個溫度範圍,即從開始熔化(初熔)至完全熔化(全熔)時的溫度,該範圍稱為熔點範圍,簡稱為熔程或熔距。
圖222相隨著時間和溫度的變化圖圖223物質的蒸氣壓和溫度的關係實驗過程中,初熔是指晶體的尖角和棱邊變圓時的溫度(或觀察到有少量**出現時的溫度),全熔是指晶體剛好全部熔化時的溫度。一般情況下,純品有固定的熔點,熔程不超過0.5~1℃,而混有雜質時,熔點下降,熔距拉長。因而熔點的測定有以下用途[1]:
(1) 由於純淨的固體有機化合物一般都有固定的熔點,故測定熔點可鑒定有機物。
(2) 根據熔程的長短可檢驗有機物的純度。
目前,測定熔點的方法有多種:① 毛細管法;② 顯微熔點測定儀測熔法;③ 全自動數字熔點測定儀測熔法。毛細管法是測定熔點的經典方法,通常是指利用裝有樣品的毛細管在Thiele管(又稱b形管)中加熱來測定熔點。事實上全自動數字熔點測定儀也屬於毛細管法,隻不過裝置變為更加自動化的儀器,以下分別介紹它們的實驗操作方法。