水蒸气蒸馏 (2)精品文稿.ppt
水蒸气蒸馏第1页，本讲稿共23页一、水蒸气蒸馏的意义一、水蒸气蒸馏的意义是分离和纯化有机化台物的常用方法之一，尤其是在反应产物中混有大量树脂状杂质的情况，水蒸气蒸馏效果较普通蒸馏或重结晶好。第2页，本讲稿共23页 1 1进进行行水水蒸蒸气气蒸蒸馏馏时时，对对要要分分离离的的有有机机化化合合物物有以下要求：有以下要求：(l)(l)不不溶溶或或微微溶溶于于水水，这这是是满满足足水水蒸蒸气气蒸蒸馏馏的的先先决条件。决条件。(2)(2)长时间与水共沸不与水反应。长时间与水共沸不与水反应。(3)(3)近近于于l00l00时时有有一一定定的的蒸蒸气气压压，一一般般不不少少+10mmHg(133kPa)+10mmHg(133kPa)。许多不溶于水或微溶于水的有机化合物，无论是固许多不溶于水或微溶于水的有机化合物，无论是固体还是液体，只要在体还是液体，只要在l00l00左右具有一定的蒸气压，即左右具有一定的蒸气压，即有一定的挥发性时，若与水在一起加热就能与水同时有一定的挥发性时，若与水在一起加热就能与水同时蒸馏出来，这就称为水蒸气蒸馏。蒸馏出来，这就称为水蒸气蒸馏。第3页，本讲稿共23页2、意义利用水蒸气蒸馏可把这些化合物同其他挥发性更低的物质分开而达到分离提纯的目的。避免不稳定的或沸点较高的物质从混合物蒸出分解的可能。水蒸气蒸馏也是从动、植物中提取芳香油（挥发油）等天然产物最常用的方法之一。第4页，本讲稿共23页二、基本原理二、基本原理1相互混溶的挥发性混合物的蒸气压：相互混溶的挥发性混合物的蒸气压：因能形成一个理想的溶液，服从拉乌尔定律，混合物在一定温度的蒸气压:P总=Pa0Na+Pb0Nb+Pi0Ni即混合物的蒸气压（P总）不是各个纯液体的蒸气压的直接加合(Pa0+Pb0+Pi0)，而是被液体摩尔分数（Na,Nb,Ni）缩小后再加合在混溶和均相溶液面上的总压力是由各组分的P0和N0共同决定着。第5页，本讲稿共23页2互不混溶的挥发性混合物的蒸气压互不混溶的挥发性混合物的蒸气压：其性质与互溶液体的溶液完全相反。其中每组分在一定温度时的分压，等于在同一温度下的纯化合物的蒸气压，即Pi=Pi0，而不取决于混合物中各化合物的摩尔分数，即混合物的每一组分是独立地蒸发的。因此根据道尔顿(Dalton)分压定律，互不相溶的挥发性有机物质在某一温度t下的总蒸气压力为:P总=Pa0+Pb0+Pi0第6页，本讲稿共23页任何温度下的总蒸气压力（P总），总是大于任一组分的蒸气压，等于各组分的分蒸气压力之和。P总随着温度升高而增加，直到其等于外部大气压力时，液体即开始沸腾。显然，互不混溶的混合物的沸点要比沸点最低的某个组分单独存在时的沸点还要低。第7页，本讲稿共23页3水蒸气蒸馏情况水蒸气蒸馏情况P总=P水0+Ps0水蒸气蒸馏时混合物沸腾的温度要低于水的正常沸点(Ps0P水0)。因此要在100或更低温度蒸馏化合物，水蒸气蒸馏是有效方法。第8页，本讲稿共23页图表示水(bp：l00)和溴苯(bp：156)两个不互溶混合物以及两个化合物的混合蒸气压对温度关系的坐标。第9页，本讲稿共23页4水蒸气蒸馏的计算水蒸气蒸馏的计算将水蒸气蒸馏体系视为理想体系，水蒸气蒸馏体系视为理想体系，根据理想气体状态方程第10页，本讲稿共23页在水蒸气蒸馏条件下，V水Vs,且蒸馏温度相等，则有：表明：水蒸气蒸馏冷凝液中，两种物质的相对质量（也是蒸气中的相对质量）与他们的蒸气压和相对分子量成正比。第11页，本讲稿共23页能用水蒸气蒸馏分离的有机化合物，有其自身的结构特点，例如，许多邻位二取代苯的衍生物比相应的间位与对位化合物随水蒸气挥发的能力要大(见表214)；能形成分子内氢键的化合物如邻氨基苯甲酸、邻硝基苯甲醛、邻硝基苯酚都随水蒸气蒸发.第12页，本讲稿共23页三、水蒸气蒸馏操作三、水蒸气蒸馏操作实验室中一般使用两种水蒸气蒸馏法：第第一一种种方方法法：使用从蒸气管道中引入活的蒸气，通入盛有有机化合物的烧瓶活蒸气法活蒸气法。第二种方法第二种方法：将盛有化合物和水的烧瓶一起加热，直接进行水蒸气蒸馏直直接法。接法。第13页，本讲稿共23页（一）（一）活蒸气法活蒸气法此法应用广泛，尤其适用于高分子量（低蒸气压）的物质，此法甚至可用于挥发性固体的水蒸气蒸馏。第14页，本讲稿共23页1蒸馏装置水蒸气蒸馏的装置由蒸气发生器和蒸馏装置两部分组成第15页，本讲稿共23页水蒸气发生器一般是用金属制成(或用短颈圆底侥瓶代替)。使用时在发生器内加入23容积的水，在发生器的上口通过塞子插入一根内径约05cm，长约80cm玻璃管作为安全管，管子的下端接近发生器底部。发生器的蒸气导出口通过T形管与蒸馏部分的蒸气导人管相连。在T形管的支管上套一段短橡皮管，用螺旋夹夹住。蒸气导人管下端尽量接近烧瓶底部。在管道与蒸馏瓶之间接上气液分离器或装上一个T形管以除去其中的冷凝水。用克氏蒸馏头与冷凝管相接，用来防止蒸馏时蒸馏瓶中的混合物溅入冷凝管第16页，本讲稿共23页2.操作方法操作方法在水蒸气发生器中加入容积23的水，将蒸馏物倒人圆底烧瓶，其量不得超过烧瓶容积的l3。检查装置是否漏气。开始蒸馏前先将螺旋夹打开，加热水蒸气发生器至水沸腾，当T形管的支管有水蒸气冲出时，把夹子夹紧，让水蒸气均匀地通人圆底烧瓶中，这时烧瓶内的混合物翻滚不息有机物和水的混合物蒸气经过冷凝管冷凝成乳浊液进入接受器，控制馏出速度23滴/s。当被蒸物质全部蒸出后，蒸出液由混浊变澄清，此时不要结束蒸馏，要再多蒸出l0一20mL的透明馏出液方可停止蒸馏。第17页，本讲稿共23页在蒸馏过程中若因水蒸气冷凝而使蒸馏瓶内液体量增加，以至超过烧瓶容积的23，或者蒸馏速度较慢时，可将蒸馏烧瓶隔石棉网加热。但要注意瓶内蹦跳现象，蹦跳厉害时，要停止加热。在蒸馏过程中，还需注意安全管水位是否正常、蒸馏甁内混合物是否飞溅厉害或倒吸。若出现此现象应立即打开螺旋夹，然后移去热源，找出故障原因，排除故障再继续加热。第18页，本讲稿共23页中断或结束蒸馏时，一定要先打开连接于水蒸气发生器与蒸馏装置之间的T形管上的螺旋夹，使体系通大气，然后再停止加热，拆下接收瓶后，再按顺序拆除备部分装置。如果随水蒸气挥发的物质具有较高的熔点，在冷凝后易于析出固体，则应调小冷凝水的流速，使它冷凝后仍然保持液态。如已有固体析出，并且接近阻塞时，要暂时停止冷凝水的流通，甚至需要将冷凝水暂时放去，以使物质熔融后随水流入接收器中。第19页，本讲稿共23页（二）直接法（二）直接法此法在实验上较为方便。对于挥发性液体和数量较少的物料，此法非常适用用。它主要用于无固体存在的混合物的蒸馏，因为固体会引起过度暴沸第20页，本讲稿共23页2试验装置将盛有一定量水的分液漏斗置于克氏蒸馏头上，蒸馏甁置于热源上，其它同活蒸气蒸馏装置第21页，本讲稿共23页第22页，本讲稿共23页2操作步骤将烧瓶中的水在欲待蒸馏的物质存在下加热至沸，以便产生蒸汽当水蒸汽与化合物一起蒸出时，从分液漏斗逐渐加入水。蒸馏过程中，混浊液随热蒸气冷凝集聚在接受甁中，当蒸馏近结束时，蒸出液由混浊变澄清。蒸馏结束后，先去掉热源，拆下接受甁后，再按顺序拆卸其它部分。缺点缺点：本法除对固体物质蒸馏易引起过度暴沸外，起泡现象也可能使本法蒸馏变得难以进行，而活蒸汽法往往能消除这两个问题。第23页，本讲稿共23页
