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减压蒸馏:气密性、克氏蒸馏头和安全瓶

 减压蒸馏:气密性、克氏蒸馏头和安全瓶

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 减压蒸馏:气密性、克氏蒸馏头和安全瓶

 减压蒸馏:气密性、克氏蒸馏头和安全瓶

参考答案:

1)不能;2)吸收Cl2、防止空气中的水蒸气进入体系;3)三颈烧瓶,b,减压蒸馏可以降低SbCl5的沸点,防止其高温分解。


干燥和减压蒸馏

关于超酸的性质,这里暂且不讨论(在下篇文章),接下来重点关注实验层面,包括干燥装置和减压蒸馏装置。

 干燥装置

由于SbCl3和SbCl5极易水解,因此要严防空气中的水分进入体系。纵观整套实验装置,只要是和外部连通的地方(4处)都加了干燥装置,可谓是对水蒸气严防死守了。

从左向右看,首先是装有无水CaCl2的U形干燥管,用来干燥通入的Cl2;接着是装在球形干燥管中的试剂X,一方面用来吸收Cl2,另一方面防止空气中的水蒸气进入体系;

然后是毛细管(将极少量的空气通入蒸馏液中)上方的球形干燥管,同样可以吸收空气中的水蒸气;最后是装在球形干燥管中的无水CaCl2,不仅用来处理尾气,还起到干燥作用。以上四处干燥均使用的是固体干燥剂。

 减压蒸馏

整个实验大体可以分为两个阶段:①SbCl5的制备,球形冷凝管的回流可以让反应更充分;②转移液体至双口烧瓶中进行减压蒸馏。

 减压蒸馏:气密性、克氏蒸馏头和安全瓶

① 检查气密性

减压是利用真空泵抽气实现的,和常压蒸馏的开放性不同,加压蒸馏必须保持装置密封不漏气(必须关闭活塞b),因此,这里其实隐藏了一个检查装置气密性的操作。仔细想一想,减压蒸馏一方面要保证装置不漏气,另一方面它还通过毛细管往里通空气,这种看似“对立”的操作也挺有意思的。

注:减压蒸馏的接收瓶一般使用圆底烧瓶,切不可使用锥形瓶和平底烧瓶,因为它俩壁薄不耐压。

②克氏蒸馏头(Claisen Head)

减压蒸馏通常使用克氏蒸馏头,它和普通蒸馏头的区别在于有一个弯管——可以避免减压蒸馏时瓶内液体由于沸腾而冲入冷凝管中。

 减压蒸馏:气密性、克氏蒸馏头和安全瓶

克氏蒸馏头有三通(3-way)、四通(4-way)等形状,弯管的长度可以定制用来满足不同的实验需求。

③ 安全瓶

一般来说,在真空泵前还需要接一个安全瓶(暂且画到干燥管后面,供示意),安全瓶上的活塞(或螺旋夹)可以用来调节系统压力。

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注:为了防止倒吸,减压蒸馏中开启(关闭)真空泵和热源的顺序需要特别注意。

开启时:

……

1)打开真空泵,慢慢关闭安全瓶上的活塞,观察压力变化使真空度达到实验所需范围。如有需要,调节毛细管的活塞,使蒸馏液中有平稳的小气泡产生即可。

2)压力稳定后,开始加热蒸馏,控制蒸馏速度,以0.5~1滴/秒为宜。

关闭时:

1)关闭热源;2)缓慢打开毛细管上的活塞,等蒸馏液稍冷后打开安全瓶上的活塞使内外压力平衡后,关闭真空泵。

④毛细管的作用

毛细管是一根末端被拉得又细又长的玻璃管,减压蒸馏时,将毛细管插入距瓶底1~2mm处,让极少量的空气进入蒸馏液中呈微小气泡冒出,这些气泡作为液体沸腾的气化中心,一方面可以起到搅拌作用,另一方面,也是更重要的,它可以防止液体暴沸,使蒸馏过程安全、平稳进行。

 减压蒸馏:气密性、克氏蒸馏头和安全瓶

关于暴沸:如果用一个比喻来描述暴沸现象的话,大概就像在一个本该沸腾但是由于缺少气化中心而仍旧风平浪静(过热)的液体中扔了一个炮仗🧨,真的超级危险!为了防止液体突然地暴沸,可以给它提供一个气化中心,此时的小气泡类似于结晶时的晶种,只不过它俩一个防止过热,一个防止过冷。

小结:减压蒸馏

和常压蒸馏相比,减压蒸馏在很多实验细节上有所不同,总结起来有:①毛细管:防暴沸+搅拌;②克氏蒸馏头:有弯管,防止蒸馏液沸腾冲入冷凝管中;③需要检查装置的气密性;④真空泵前安全瓶的使用:防倒吸,以及需要注意的「真空泵与加热」的先后顺序。

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(责任编辑:化学自习室)
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