实验温度能否高于固化温度

第3章　基本技能操作实验

实验1　简单玻璃工操作和塞子钻孔

玻璃工操作在化学实验中占有非常重要的地位，是需要熟练掌握的基本操作之一。如测熔点用的毛细管的拉制，各种角度玻璃管的弯制，搅拌棒的制作等。

实验目的

学会正确使用喷灯或煤气灯；练习玻璃管（棒）的截断、弯曲、拉伸及滴管的制作等基本操作；学会塞子打孔的方法。

实验原理

利用玻璃管（棒）高温变软的特点，在适当的操作条件下将玻璃管（棒）加工成各种实验器材。

实验用品

仪器 煤气灯或酒精喷灯等。

实验步骤

1．玻璃管（棒）的截断

用一些玻璃管（棒）反复练习截断玻璃管（棒）的操作。

截断玻璃管（棒）的操作如下。

第一步，截断。将玻璃管（棒）平放在桌面上，如图3－1所示，用锉刀的棱在左手拇指按住玻璃管（棒）的地方用力向前（或向后）单向锉出一道凹痕，双手持玻璃管（棒），凹痕向外，用两拇指在凹痕的后面轻轻外推，同时食指和拇指把玻璃管（棒）向外推，折断玻璃管（棒），如图3－2所示。

第二步，圆口。玻璃管（棒）的截断面很锋利，容易划手，且难以插入塞子的圆孔内，所以必须熔烧。把截断面斜插入煤气灯或酒精喷灯的氧化焰中灼烧时，要缓慢地转动玻璃管（棒）至管口光滑为止，如图3－3所示。灼热的玻璃管（棒）温度很高，应放在石棉网上冷却。

图3-1　玻璃管（棒）的锉割

图3-2　玻璃管（棒）的截断

2．玻璃管的弯曲

练习将玻璃管弯成120°、90°、60°等角度。先用抹布把玻璃管外壁擦干，内壁可用棉球擦净（把棉球塞进管口内，不要太紧，然后用铁丝把棉球从另一端推出），即可以进行操作。

玻璃管弯曲操作如下。

第一步，烧管。双手持玻璃管，先将玻璃管用小火预热，把要弯曲的地方斜插入氧化焰中，以增大玻璃管的受热面积（也可以在煤气灯上罩以鱼尾灯头），缓慢而均匀地沿着一个方向转动玻璃管，两手用力要均等，转速要一致，以免玻璃管在火焰中扭曲，加热到玻璃管变得足够软，如图3－4所示。

图3-3　熔烧玻璃管（棒）的截断面

图3-4　加热玻璃管

第二步，弯管。自火焰中取出玻璃管，稍等一两秒钟，待各部分温度均匀，准确地把它弯成所需角度。一般有两种方法，即吹气法和不吹气法。吹气法可以总结为堵管吹气，迅速弯管，如图3－5（a）所示，注意不能用手指堵管。对初学者不提倡使用吹气法。不吹气法是离开火焰，用V字形手法，两手在上方，玻璃管弯曲部分在下方，如图3－5（b）所示，弯好后待冷却变硬才停止，放在石棉网上冷却。120°以上的角度，应一次弯成。较小的角度，可分几次弯成，先弯成120°左右的角度，待玻璃管稍冷后，再加热弯成较小角度（如90°），注意玻璃管第二次受热的位置应比第一次受热的位置略偏左或偏右一些。当需要弯成更小的角度（如60°、45°）时，需要进行第三次加热和弯曲操作。

待玻璃管完全冷却后，检查弯管角度是否准确及整个玻璃管是否处于同一平面上，如图3－6所示。

图3-5　玻璃管的弯曲

图3-6　弯管好坏的比较

3．玻璃管的拉伸

制作滴管两根（规格见图3－7）和制备熔点管。

图3-7　滴管的制作规格

（1）滴管的制作如下。

第一步，烧管。方法同“弯管”，只是时间更长，玻璃更软些。

第二步，拉管。玻璃管烧好后，从火焰中取出，顺着水平方向边拉边来回转动玻璃管，使狭部至所需粗细。然后一手持玻璃管使玻璃管自然下垂，冷却后按需截断，如图3－8（a）所示。

第三步，缘口。如果制滴管，管口需要套橡皮乳头，需将管口壁加厚，称为缘口。方法是：将玻璃管在火焰中插入镊子（应先预热），在火焰上转动使管口略微扩大，待管口稍向外翻后，迅速将玻璃管放在石棉板上轻轻压平，这样就得到比较整齐厚实的缘口，如图3－8（b）所示。

（2）熔点管的制备如下。

取一支干净的细玻璃管（直径约1cm，壁厚约1mm），放在煤气灯上加热，如拉玻璃管，当玻璃管被烧黄软化时，立即离开火焰，两手水平地边拉边转动，开始拉时要慢一些，然后再较快地拉长，直到拉成直径约为1mm的毛细管。然后截成6～8cm长的小段，将其一端在酒精灯外焰处呈45°角转动加热，烧熔封口即得熔点管，如图3－9所示。

图3-8　玻璃管的拉制和缘口

图3-9　拉制毛细管和拉细后的玻璃管

4．制作搅拌棒或玻璃钉

制作玻璃棒1～2根。根据需要切割好一定长度的玻璃棒，将其一端在火焰上逐渐加热。烧到呈黄红光，玻璃软化时，进行以下操作。

（1）将玻璃棒软化的一端向下，使玻璃棒垂直在石棉网上，手拿玻璃棒中部，用力向下压，迅速使软化部分呈圆饼状，即得玻璃钉。

（2）靠重力将软化玻璃棒弯一角度，然后立刻放在耐热板上，用最大号打孔器的柄，沿玻璃轴向从两侧挤压，可得搅拌棒。还可根据需要制出各种各样的搅拌棒，以方便使用。

图3-10　几种搅拌棒

5．弯制电动搅拌棒

选取粗细合适的玻璃棒，在燃气灯的强火焰处灼烧，不断地来回转动，使之受热均匀，当烧到一定程度（不可太软，以至于变形）时，从火焰中取出，用镊子弯成所需要的形状。弯好后再在弱火焰上烘烤，称为退火，否则，冷却后搅拌棒易碎裂。可选用图3－10所示的电动搅拌棒中的任意一种进行练习。

6．简单玻璃仪器的修理

在实验室中经常遇到冷凝管口或量筒口破裂，如能稍加修理都还可以使用。方法是：于接近破裂处，用三角锉锉一深痕迹。另外，选一支细玻璃棒或将一较粗的玻璃棒在燃气灯的强火焰上拉成直径为2mm的一段细玻璃棒，再将该细端在燃气灯的强火焰上烧红烧软，立即将之放在待修管的锉痕上，并稍用力压，这时，管即可沿锉痕处断裂。有时，只裂开一半仍需重复上述操作直至断开。或者趁热于裂开处滴一点水也可以断开。如断口不齐，可用锉刀把突出部分打齐，再在强火焰边上把管口烧圆。修理量筒时，烧圆管口后，将管口适当部位在强火焰上烧软，用镊子向外一压即可成一流嘴。

7．瓶塞的选用和打孔

选用瓶塞是化学实验中经常遇到的问题。瓶塞大小选用得是否合适，塞孔口径是否适宜，都直接关系到整个实验能否顺利进行。因此，两项操作均需熟练掌握。选择瓶塞时依据的原则是：根据仪器口径大小，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，如图3－11所示。

图3-11　瓶塞的选择

塞上打孔要与所插入孔内的玻璃管（棒）等的直径适宜。实验用塞有橡皮塞和软木塞两种，橡皮塞因具有一定弹性，因此选用的打孔器内径应较插入管口外径略大，软木塞质地疏松，打孔前可先将软木塞在压塞器上滚实再打孔，所用打孔器口径要和相应管径相同。打孔时，先将打孔器口放在塞子直径小的一端中央，垂直压紧并向一个方向旋转，约旋入塞身高度1／2后，反向旋转将打孔器转出。依照相同办法，再在塞子的另一端中央打孔，使两端所打的孔正好在一条垂直线上。这里需要指出的是：打孔器用久后，口刃易钝，可用圆锉修磨其口刃内圆，用平锉修磨其外圆，或用修孔器修磨。经修磨的打孔器用起来省力，孔口圆滑。

注意事项

（1）使用酒精喷灯时，座式灯酒精壶内加入酒精的量不能超过容积的2／3。

（2）进行玻璃工操作时容易引起烧伤和扎伤，要特别注意。

思考题

（1）截割玻璃管（棒）和拉制玻璃管时应注意些什么？

（2）为什么将玻璃管（棒）截断面熔烧后才能使用？

附：酒精喷灯的使用方法

实验室进行玻璃工操作一般使用酒精喷灯或煤气灯，这里介绍酒精喷灯的使用方法。

1．构造

酒精喷灯一般为座式、挂式两种类型，如图3－12、图3－13所示。

图3-12　座式构造

1—灯管；2—空气调节器；3—预热盘；
4—铜帽；5—酒精壶

图3-13　挂式构造

1—灯管；2—空气调节器；3—预热盘；
4—酒精储罐；5—盖子

2．使用方法

（1）添加酒精与预热。打开酒精壶铜帽（座式）或关闭酒精储罐下口开关（挂式），添加酒精，座式灯酒精壶内酒精量不能超过容积的2／3，盖紧喷灯的铜帽，然后在预热盘中加少量酒精，点燃预热盘酒精，进行预热，可多次进行点燃预热，若两次不出气，则必须在火焰熄灭后加酒精，并用探针疏通酒精蒸气出口后方可再预热。

图3-14　火焰性质

1—外焰；2—内焰；
3—焰心；
4—稳定最高处

（2）火焰调节与熄灭。旋转空气调节器，调节火焰和熄灭火焰，熄灭火焰也可用木板盖住火焰出口而熄灭，座式喷灯连续使用不能超过半小时，如果要超过半小时，必须到半小时时暂先熄灭喷灯，冷却，添加酒精后再继续使用。挂式喷灯用毕，酒精储罐的下口开关必须关闭好。

（3）灯焰性质。酒精灯温度可达400～500℃，酒精喷灯温度可达700～900℃。其火焰可分为焰心、内焰、外焰三层（若为煤气灯分别为氧化焰、还原焰、焰心），如图3－14所示。焰心温度较低，内焰较焰心温度高，外焰温度比内焰温度还高，最高温度处在内焰与外焰之间。一般用外焰加热。

实验2　容量仪器的校准

实验目的

学习滴定管、移液管及容量瓶的使用方法；练习滴定管、移液管及容量瓶的校准方法，了解容量器皿校准的意义。

实验原理

滴定分析法的主要量器有三种：滴定管、移液管及容量瓶。目前国内生产的量器，其准确度可以满足一般分析工作的需要，无须校准可直接使用。但由于容量器皿在生产过程中因材质等多种原因，其容积和标称体积有时不完全准确、相符，因此，在准确度要求很高的分析中，必须对以上三种量器进行校准。

量器进行校准时常采用衡量法校准。其原理是称量量器中所容纳或放出的水的质量，根据水在当时室温下的密度计算出该量器在20℃时的容积。由于水的密度和玻璃容器的体积会随温度而变化，另外在空气中称量有空气浮力的影响，因此将任一温度下水的质量换算成容积时必须考虑以下因素：①校准温度下水的密度；②校准温度与标准温度之间玻璃的热膨胀；③空气浮力对水和所用容器及砝码的影响。

把上述三项因素考虑在内，可以得到一个总校准值，由总校准值得出表3－1。

表3-1　不同温度下1L水的质量

实际应用时，只要称出被校准容量器皿容纳或放出纯水的质量，再除以该温度下水的密度，便是该容量器皿在20℃时的实际容积。

【例3－1】 18℃时，称量一50mL容量瓶所容纳的纯水质量为49．87g，计算该容量瓶在20℃时的实际容积。

容量器皿是以20℃为标准来校准的，使用时不一定在20℃，因此容量器皿的容量以及溶液的体积都会发生变化，需要对温度进行校正。由于玻璃的膨胀系数很小，在温度相差不大时，容器器皿的容积改变可以忽略。溶液的体积改变则与溶液密度有关，因此可以通过溶液密度来校准温度对溶液体积的影响，稀溶液的密度一般可用相应的水的密度来代替。

【例3－2】 在10℃时滴定0．1mol·L－1稀溶液用去25．00mL标准溶液，问20℃时其体积应为多少毫升？

解　0．1mol·L－1稀溶液的密度可用纯水密度代替，查表3－1得：水在10℃时密度为0．9984g·mL－1，20℃时密度为0．9972g·mL－1，故

在化学实验室中一般需进行滴定管的绝对校正。滴定管的绝对校正是在一已称量的碘量瓶（或具塞锥形瓶）中用被校正滴定管每次放入5mL（不一定为5．00mL，但必须准确读数）纯水，准确称出水的质量，按表3－1的校准值计算出该段滴定管的准确体积，然后绘制一校正曲线作为以后实验的参考值。

许多定量分析实验要用容量瓶配制相关试剂的溶液，而后用移液管移取一定比例的试液供测试用。为保证移出的样品比例准确，就必须进行容量瓶及移液管的相对校正。如25．00mL移液管与100mL容量瓶相对校正的方法为：用25．00mL移液管准确移取100mL纯水于100mL容量瓶中，看液面是否与原刻度相一致。如果不一致，就需在容量瓶颈上作一新的标记。经互相校准后，移液管与容量瓶可配套使用。

实验用品

仪器　酸式滴定管；移液管（25mL）；容量瓶（50mL，100mL）；干燥锥形瓶或碘量瓶（50mL）。

试剂　纯净水。

实验步骤

1．滴定管的校正

称量洁净并且干燥的50mL锥形瓶或碘量瓶，记录其质量。将纯净水装入已洗净的滴定管中，调整液面至0．00mL刻度处，然后按约10mL·min－1的流速，先放出约10．00mL的水于已洗净且晾干的50mL小锥形瓶中（最好是带玻璃塞的小碘量瓶），再称量，两次质量之差即为水的质量。

仿照上述方法，每次以10．00mL间隔为一段进行校正。校正0．00～10．00mL、0．00～20．00mL、0．00～30．00mL、0．00～40．00mL、0．00～50．00mL间隔容积，并记录。根据称得每段滴定管放出的水质量，查表并计算出滴定管中某一段体积的实际体积数。

【例3－3】　25℃时由滴定管放出10．10mL水，称得其质量为10．08g，查表3－1 得25℃时水的密度ρ＝0．9962g·mL－1，则这一段滴定管的实际体积为

故滴定管这段容积的校准值＝实际值－表观值＝（10．12－10．10）mL＝＋0．02mL。现将温度为25℃时酸式滴定管校准的一套实验数据列入表3－2中，可供实验记录和报告参考。

表3-2　25℃酸式滴定管的校准数据

注：水温25℃；ρH2O＝0．9962g·mL－1。

2．移液管的校准

用洁净的25mL移液管准确地吸取纯净水，放入已称量的具塞锥形瓶中再称量，根据水的质量计算该温度时的实际体积。同一支移液管校准两次，两次的称量差值不得超过20mg，否则需重新校准。测定数据记录于表3－3中。

表3-3　移液管的校准数据

3．移液管和容量瓶的相对校正

用25．00mL移液管与100mL容量瓶作相对校正时，事先应将容量瓶洗净且晾干，然后用25．00mL移液管移取4次纯净水放入容量瓶中，观察容量瓶液面相切的位置，如与标线一致，则合乎要求，否则应另作一记号。

思考题

（1）容量仪器校正的主要影响因素有哪些？

（2）从滴定管放出纯水到称量用锥形瓶中时，应注意哪些事项？

（3）100mL容量瓶，如果与标线相差0．4mL，此体积的相对误差为多少？分析试样时，称取试样0．5000g，溶解后定量转入容量瓶中，移取25．00mL测定，称量差值为多少？称样的相对误差为多少？

实验3　缓冲溶液的配制及酸度计的使用

实验目的

练习缓冲溶液的配制方法及pH值的测定。

实验原理

缓冲溶液能对溶液的酸碱度起稳定作用，一般由浓度较大的弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸组成。它们的pH值可以采用以下公式计算。

对于HB－B－组成的缓冲溶液

对于B－BH＋组成的缓冲溶液

实验用品

仪器　pHS－3型酸度计；复合pH电极；烧杯（100mL）。

试剂　邻苯二甲酸氢钾（pH＝4．003，配制于250mL容量瓶中）；混合磷酸盐（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。

实验步骤

1．缓冲溶液的配制

按表3－4配制4种缓冲溶液，总体积为100mL。表中空缺部分请在预习时填写。

表3-4　不同缓冲溶液的配制及结果

续表

2．缓冲溶液的pH值测定（酸度计）

（1）电极的安装。把复合pH电极插入酸度计电极插口内。

（2）校正。调节温度补偿旋钮使其温度显示与被测溶液的温度相同，将斜率的旋钮调至100%。

（3）定位。在烧杯中倒入标准缓冲溶液（如pH＝6．864的混合磷酸盐溶液），按下pH值读数键，调节定位旋钮，使显示pH值与标准缓冲溶液pH值相同。冲洗、吸干电极后再插入另一标准缓冲溶液（如pH＝4．003的邻苯二甲酸氢钾溶液），用斜率旋钮使显示的pH值与标准缓冲溶液的相同。重复定位与斜率调节，直至仪器能准确显示两个标准缓冲溶液的标称pH值。

（4）未知溶液pH值的测定。将用纯净水洗净并用吸水纸吸干的电极插入待测溶液中，按下pH读数键，记录待测溶液的pH值。

（5）测量完毕，将电极取下，放入盒内，关闭电源。将用酸度计测得的数据直接填入表中。

思考题

（1）配制pH＝9．00的缓冲溶液，应选下列何种缓冲溶液体系？为什么？

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

（2）用酸度计测量未知溶液pH值前，为什么要用标准缓冲溶液定位？

（3）电极在使用前后应如何处理？为什么？

（4）标准缓冲溶液的pH值受哪些因素的影响？如何使其pH值稳定不变？

实验4　熔点的测定及其温度计校正

熔点（m．p．）是有机化合物的重要物理性质之一，通过测定熔点，可以初步鉴定化合物的纯度。

实验目的

掌握熔点测定的基本原理；学会用毛细管法测定物质的熔点；学习普通温度计的校正方法。

实验原理

熔点是固体化合物固、液两相在大气压力下达成平衡时的温度。纯净的固体化合物一般都有固定的熔点，一定压力下，固、液两态之间的变化是非常敏锐的，自初熔至全熔（称为熔程），温度不超过0．5～1℃。如果有杂质，物质的熔点比纯物质低而且范围也比较长。利用这一特点，通过熔点测定，对于定性鉴定有机物低纯度及鉴别两个熔点相同的样品是否为同一化合物有一定的意义。当测定某一未知物的熔点同某已知物熔点相同或接近时，可将该已知物与未知物混合，测混合物的熔点，至少要按1∶9、1∶1、9∶1这三种比例混合。若它们是相同的化合物，则熔点值不降低；若是不同的化合物，则熔程长，熔点下降（少数情况下熔点值上升）。

纯净物质在任何温度下都有相应的蒸气压，温度升高，其蒸气压一般增大（见图3－15）。固相时的蒸气压随温度变化（图中的MS线）的速率比液相随温度变化（ML线）的速率要大。当两条蒸气压－温度曲线相交于一点，此时固相与液相的蒸气压相等，固、液两相可以同时并存。外压为大气压时，这一点相对应的温度tm就是该物质的熔点。交点M是一个热力学平衡点，与它对应的蒸气压和温度都是唯一确定值，甚至当温度超过熔点的几分之一时，只要有足够的时间，固体就会全部转变成液体。因此，纯物质有固定和敏锐的熔点。

图3-15　物质的蒸气压-温度图

图3-16　物质加热时体系温度随时间的变化

同时，从图3－16可以看出，加热纯的固体化合物时，在一段时间内加热温度不到化合物的熔点时以固相存在，加热温度上升；当温度达到化合物的熔点，固体开始熔化时，出现固－液平衡，继续加热，温度不会上升；直至所有固体都转化为液体后，再继续加热，温度才线性上升。因此，在接近熔点时，加热速率一定要慢，每分钟温度升高不能超过2℃，只有这样，才能使整个熔化过程尽可能接近于两相平衡条件，测得的熔点也越精确。

实验用品

仪器　提勒管；显微熔点仪；数字熔点仪。

试剂　乙酰苯胺（s）；苯甲酸（s）；萘（s）；尿素（s）；肉桂酸（s）等。

实验步骤

1．熔点测定

（1）测定内容。

测定纯乙酰苯胺、苯甲酸、萘和尿素的熔点；测定尿素和肉桂酸的混合熔点；由教师指定未知物1～2个，测其熔点鉴定之。

（2）测定方法。

①毛细管法测定熔点。用毛细管法测熔点，实验室常用提勒（Thiele）式、双浴式两种仪器，这里简单介绍用提勒管（又称b形管）测定熔点的方法。装置见图3－17。

图3-17　毛细管测定熔点的装置

a．样品的装入。取0．1～0．2g干燥的粉末状试样（所要测试的样品见附注），在表面皿上堆成小堆，将熔点管的开口端插入试样中，装取少量粉末。然后把熔点管竖立起来，在桌面上顿几下（熔点管的下落方向必须与桌面垂直，否则熔点管极易折断），使样品掉入管底。这样重复取样品几次。最后使熔点管从一根长40～50cm高的玻璃管中掉到表面皿上（见图3－17中样品的装入），多重复几次，使样品粉末紧密堆集在毛细管底部。为使测定结果准确，样品一定要研得极细，填充要均匀且紧密。

b．提勒管的装配。如图3－17所示，提勒管的管口装有开口的橡皮塞或软木塞，将温度计插入其中，刻度应向着塞子的开口处，温度计水银球部位应位于提勒管上、下两叉管口之间。

c．熔点的测定。首先将提勒管垂直夹于铁架台上，向其中装入热载体（浴液），高度达上叉口处即可。浴液的选择可根据待测物质的熔点而定，一般用液体石蜡、硫酸、硅油等。将装好样品的毛细管借助少许浴液黏附于温度计下端（毛细管中的样品应位于温度计水银球的中部），可用乳胶圈捆好贴实（胶圈不要浸入溶液中）。在如图3－17所示的位置加热。浴液被加热后在管内呈对流循环，使温度变化比较均匀。在测定已知熔点的样品时，可先以较快速度加热，在距离熔点15～20℃时，应以每分钟1～2℃的速度加热，直到测出熔程。在测定未知熔点的样品时，应先粗测熔点范围，再用上述方法细测。测定时，应观察和记录样品开始塌落并有液相产生时（初熔）和固体完全消失时（终熔）的温度读数，所得数据即为该物质的熔程。还要观察和记录在加热过程中是否有萎缩、变色、发泡、升华及炭化等现象，以供分析参考。

熔点测定至少要有两次重复数据，每次要用新毛细管重新装入样品。

②显微熔点仪测定熔点（微量熔点测定法）。这类仪器型号较多，但共同特点是使用样品量少（2～3颗小结晶），可观察晶体在加热过程中的变化情况，能测量室温至300℃样品的熔点，其具体操作如下。

在干净且干燥的载玻片上放微量晶粒并盖一片载玻片，放在加热台上。调节反光镜、物镜和目镜，使显微镜焦点对准样品，开启加热器，先快速后慢速加热，温度快升至熔点时，控制温度上升的速度为每分钟1～2℃，当样品结晶棱角开始变圆时，表示熔化已开始，结晶形状完全消失表示熔化已完成。可以看到样品变化的全过程，如结晶的失水、多晶的变化及分解。测毕停止加热，稍冷，用镊子拿走载玻片，将铝板盖放在加热台上，可快速冷却，以便再次测试或收存仪器。在使用这种仪器前必须仔细阅读使用指南，严格按操作规程进行。图3－18为放大镜式显微熔点测定仪的示意图。

图3-18　放大镜式显微熔点测定仪

1—目镜；2—棱镜检偏部位；3—物镜；4—热台；5—温度计；6—载热台；
7—镜身；8—起偏镜；9—粗手动轮；10—止紧螺钉；11—底座；12—波段开关；
13—电位器旋钮；14—反光镜；15—波动圈；16—上隔热玻璃；17—地线柱；18—电压表

③数字熔点仪测定熔点。以WRS－1型数字熔点仪为例，见图3－19。该熔点仪采用光电检测，数字温度显示等技术，具有初熔、终熔自动显示，可与记录仪配合使用，具有熔化曲线自动记录等功能。本机采用集成化的电子线路，能快速达到设定的起始温度并具有六挡可供选择的线性升、降温速率自动控制，初熔、终熔读数可自动储存，具有无需人监视的功能等优点。仪器采用与毛细管相似的玻璃管作为样品管，操作方法简便。开启电源开关，稳定20min，通过拨盘设定起始温度，再按起始温度按钮，输入此温度，此时预置灯亮，选择升温速率把波段开关旋至所需位置。当预置灯熄灭时，可插入装有样品的毛细管（装填方法同毛细管法），此时初熔灯也熄灭，把电表调至零按升温钮，数分钟后，初熔灯先亮，然后出现终熔读数显示，欲知初熔读数可按初熔按钮。待记录好初、终熔温度后再按一下降温按钮，使降至室温，最后切断电源。

图3-19　WRS-1型数字熔点仪

1—电源开关；2—温度显示单元；3—起始温度设定单元；4—调零点单元；
5—速率选择单元；6—线性升温控制单元；7—毛细管口

2．温度计校正

为了准确测量温度，一般从市场购来温度计，在使用前需对其进行校正。校正温度计的方法有如下几种。

图3-20　定点法温度计刻度校正

①比较法：选一支标准温度计与要进行校正的温度计在同一条件下测定温度，比较其所指示的温度值。

②定点法：选择数种已知准确熔点的标准样品，测定它们的熔点，以观察到的熔点（t2）为纵坐标，以此熔点（t2）与准确熔点（t1）之差（Δt）为横坐标作图，如图3－20所示，从图中求得校正后的正确温度误差值。例如，测得的温度为100℃，则校正后应为101．3℃。

注意事项

（1）样品一定要经充分干燥后再进行熔点测定。含有水的样品会导致熔点下降，熔程变宽。

（2）浴液的选择应根据具体情况而定。一般若熔点在95℃以下，可用水作浴液；熔点在95～220℃范围内，可选用石蜡油作浴液；若熔点再高一些，可用浓硫酸（250～270℃）作浴液。

（3）不能将用过的熔点管冷却、固化后重复使用。因为某些物质会发生部分分解或转变成具有不同熔点的其他晶型。

思考题

（1）分别测得样品A及B的熔点各为100℃，将它们按任何比例混合后，测得的熔点仍为100℃，这说明什么？

（2）测熔点时，遇下列情况将产生什么结果？

A．熔点管管壁太厚；　　B．熔点管底部未完全封闭，尚有一针孔；

C．熔点管不干净；　　　D．加热太快。

实验5　无机物的提纯

实验目的

学习固体物质提纯的原理与一般方法；掌握溶解、过滤、蒸发和结晶等基本操作技术。

实验原理

见2．2．1节重结晶。

实验用品

仪器 减压过滤装置；pH试纸。

试剂 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（饱和溶液）；HAc（6mol·L－1）；镁试剂；AgNO3（0．1mol· L－1）；CuSO4·5H2O（s，粗品）；粗食盐（s）；NaNO3（s）；KCl（s）。

Ⅰ　粗硫酸铜的提纯

实验步骤

粗CuSO4中的可溶性杂质主要是FeSO4和Fe2（SO4）3。本实验将待提纯的粗CuSO4溶于适量水中，用H2O2将其中的Fe2＋氧化成Fe3＋，再用NaOH调节溶液pH＝4，使Fe3＋水解为Fe（OH）3沉淀，在过滤时和其他不溶性杂质一起除去。有关反应式如下：

溶液中的Fe3＋是否除净，可用KSCN检验：

将初步除杂后的滤液加热蒸发，使CuSO4·5H2O在有适量溶液存在的情况下结晶析出，其他微量的可溶性杂质则留在母液中过滤除去。

提纯方法如下。

用天平称取5．0g粗CuSO4，放入洁净的100mL烧杯中，用量筒加入30mL去离子水，置于石棉网上加热并用玻璃棒搅拌至完全溶解，停止加热。

待溶液稍冷却后，加入1mL 3%H2O2溶液搅拌2～3min，再逐滴加入0．5mol· L－1 NaOH溶液至pH＝4（用pH试纸检验）。取少许溶液于试管中，加入0．1mol· L－1 KSCN溶液1滴，如果呈现红色，说明Fe3＋未沉淀完全，需继续往烧杯中滴加NaOH溶液。将Fe3＋沉淀完全后，继续加热溶液片刻，静置。

待固体沉降后，将烧杯中的上层清液小心沿玻璃棒倒入玻璃漏斗中过滤，残存在烧杯内的沉淀用少量水（不要超过5mL）洗涤1次，将洗涤液也倒入漏斗中过滤，依然残留在烧杯内的沉淀不必倒入漏斗中，可以弃去。滤液用干净的蒸发皿承接。过滤完毕，将滤纸连同沉淀一起投入废物缸内。

往滤液中滴加1mol·L－1 H2SO4溶液，调节溶液pH值为1～2，然后置于石棉网上小火加热（切勿加热过猛以免液体飞溅），并不断用玻璃棒搅拌溶液，蒸发至溶液表面出现一薄层结晶膜时停止加热（切勿蒸干）。让蒸发皿冷却至室温，可得CuSO4· 5H2O晶体与少量母液共存的混合物。

装配好减压过滤装置（见图2－53）。将蒸发皿中的结晶和母液一起全部转移到布氏漏斗内（晶体尽量在滤纸上被平摊成饼状），然后减压过滤，并用玻璃棒轻轻按压漏斗中的晶体，使残液尽量被除去。抽滤完毕，先打开安全阀，再关闭抽气系统，然后取出漏斗中的晶体，并将晶体夹在两张干滤纸之间，轻轻按压，吸干水分。抽滤瓶中的滤液倒入废液缸中。

将已吸干的产品转移至称量纸上，用天平称量，并按下式计算产率：

Ⅱ　粗食盐的提纯

实验步骤

粗食盐中主要含有Ca2＋、Mg2＋、K＋和等可溶性杂质以及泥沙等不溶性杂质。选择适当的试剂使可溶性杂质生成难溶化合物，经过滤便可将杂质除去。

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＋和过量加入的Ba2＋。

M2＋＋CO32－═══MCO3↓（M＝Ca；Ba）

Mg2＋＋2OH－═══Mg（OH）2↓

第三步：用HCl中和，除去过量的OH－和。

H＋＋OH－═══H2O

CO32－＋2H＋═══CO2＋H2O

粗食盐中的K＋与上述试剂不起作用，仍留在溶液中。由于KCl的溶解度大于NaCl的溶解度，而且含量较少，所以在蒸发和浓缩溶液时，NaCl先结晶出来，KCl因未达饱和而仍留在母液中，滤去母液，便可得到较纯的NaCl晶体。

提纯方法如下。

（1）称量和溶解。在天平上称取8g粗食盐于150mL烧杯中，加20mL水，加热搅拌溶解。

（2）除。将溶液加热至近沸，一边搅拌一边逐滴加入1mol·L－1 BaCl2溶液2mL，继续加热5min，使沉淀颗粒长大而易于沉降。

（3）检查是否除尽。将烧杯从石棉网上取下，待沉淀沉降后，滴入1～2滴 BaCl2溶液，观察上部清液。若有混浊现象，表示仍未除尽，还需加入BaCl2溶液，直到上层清液不再产生混浊为止。减压过滤，弃去沉淀，将滤液转移到150mL烧杯中。

（4）除Ca2＋、Mg2＋和Ba2＋。将滤液加热到近沸，在搅拌下加入1mL 6mol· L－1 NaOH溶液，再逐滴加入3mol·L－1 Na2CO3溶液，直到没有沉淀生成时，再多加0．5mL Na2CO3溶液，静置，澄清后减压过滤，弃去沉淀，将滤液转移到蒸发皿中。

（5）除过量的。往滤液中滴加2mol·L－1 HCl溶液，使溶液呈微酸性（pH≈6）。

（6）蒸发与结晶。将蒸发皿置于石棉网上小火蒸发（切勿大火加热以免液体飞溅），并不断搅拌，浓缩到溶液表面出现一薄层晶体时停止加热（切勿蒸干）。冷却后减压过滤，用少量水（2mL左右）洗涤蒸发皿，并用此洗涤液洗涤布氏漏斗中的晶体。晶体尽量抽干。

（7）烘干与称量。把所得的晶体放在蒸发皿内，在石棉网上小火烘干。冷却后称量，计算产率（计算方法同硫酸铜）。

产品纯度的检验：取原料、产品各1g，分别用6mL水溶解，然后各盛于3支试管中，组成3组。第1组各加入BaCl2溶液；第2组各加入2滴6mol·L－1 HAc溶液，再加入3～5滴饱和的（NH4）2C2O4溶液；第3组各加入3～5滴6mol·L－1 NaOH溶液，再加入1滴镁试剂，分别比较其中、Mg2＋、Ca2＋等杂质的存在情况。

Ⅲ　硝酸钾的重结晶

实验步骤

1．硝酸钾的制备

称取17．0g NaNO3和15．0g KCl，放入150mL烧杯内，加入30mL水，并在烧杯外壁液面处作一记号。将烧杯放在石棉网上，用小火加热，使其中的盐全部溶解，再继续加热，蒸发至原有液体体积的2／3，这时烧杯内有晶体析出，趁热抽滤（将所滤得的晶体保留用作钠离子鉴定），滤液中即有晶体析出。另取15mL沸水，倒入抽滤瓶中，则结晶又复溶解，将抽滤瓶中的热溶液倒入烧杯中，再用小火加热，蒸发至原有体积的2／3，将此溶液静置冷却，则结晶再析出。抽滤，将晶体尽量抽干后，称其质量，计算理论产量和产率。保留少量此粗产品用作氯离子的检验，其余粗产品全部用于下一步重结晶。

2．硝酸钾的重结晶

将KNO3与H2O按质量比为2∶1的比例混合，将粗产品溶于所需的蒸馏水中，在搅拌下加热，使晶体溶解。一旦溶液沸腾，晶体溶解后，立即停止加热（若溶液沸腾时晶体还未全部溶解，可适量加些蒸馏水），冷至室温后，抽滤。将晶体尽量抽干后，称其质量。计算重结晶后产品的产率。

3．几种离子的检验

各取少许粗晶和纯晶KNO3于2支试管中，用蒸馏水分别溶解，然后滴入几滴0．1mol·L－1 AgNO3溶液，观察现象。

注意事项

（1）Ca2＋与反应生成白色沉淀，这种沉淀难溶于乙酸，易溶于盐酸，所以要在乙酸介质中进行。

（2）镁试剂为硝基苯偶氮间苯二酚，在酸性介质中呈黄色，在碱性溶液中呈红色或紫色，Mg2＋与镁试剂在碱性介质中反应生成蓝色螯合物。用镁试剂检验Mg2＋极为灵敏，最低检出浓度为十万分之一。

思考题

（1）结晶时滤液为什么不可蒸干？

（2）粗CuSO4溶液中的Fe2＋为什么要氧化成Fe3＋？加NaOH除Fe3＋时为什么溶液的pH值要调到4？

（3）在沉淀Ca2＋、Mg2＋时为何要加NaOH和Na2CO3的混合物，只加Na2CO3行吗？为什么？

（4）实验中怎样除去过量的沉淀剂BaCl2、NaOH和Na2CO3？

（5）制得的KNO3产品中的主要杂质是什么？怎样提纯？

（6）能否将除去NaCl后的滤液直接冷却制取KNO3？

实验6　有机物重结晶

重结晶是提纯固体有机化合物的常用方法之一，要提纯由有机合成得到的粗产品，最常用的有效方法通常是用合适的溶剂重结晶。重结晶的关键是选择适宜的溶剂，根据被提纯样品的需要可采用单一溶剂或混合溶剂进行重结晶。

实验目的

了解重结晶法提纯固体有机物的原理和意义；掌握重结晶及过滤操作方法；掌握根据不同的提纯物选择不同溶剂的方法。

实验原理

见2．2．1节重结晶。

实验用品

仪器 回流及减压过滤装置。

试剂 粗乙酰苯胺（s）；粗萘；15%乙醇溶液；甲醇；异丙醇；活性炭。

Ⅰ　乙酰苯胺的重结晶

实验步骤

1．单一溶剂法

取0．5g粗乙酰苯胺，放在50mL烧杯中，加入少量水，搅拌加热至沸腾，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（总量约25mL），稍冷，加入少许活性炭，继续加热微沸5～10min，进行减压热过滤（可先将布氏漏斗预热到一定的温度），滤液置于烧杯中，令其冷却析出结晶。结晶析出完全以后，用布氏漏斗抽气过滤，以少量水在漏斗上洗涤之，压紧抽干，把产品放在一表面皿中干燥，称量并测其熔点。乙酰苯胺熔点为114℃。

用水进行重结晶时，往往会出现油珠，这是因为当温度高于83℃时，未溶于水但已熔化的乙酰苯胺形成另一液相所致，这时只要加入少量水或继续加热，此种现象即可消失。

2．混合溶剂法

称取2．5g乙酰苯胺粗品，加入50mL圆底烧瓶中，加入15%乙醇溶液约15 mL，投入1～2粒沸石，按图3－21装好回流装置。打开冷凝水，用水浴加热至溶剂沸腾，并保持回流数分钟，观察固体是否完全溶解。若有不溶固体或油状物，从冷凝管上口补加3mL溶剂，再加热回流数分钟，逐次补加溶剂，直至固体或油状物恰好完全溶解，制得热的饱和溶液，再过量加5～10mL溶剂。移去水浴，溶液稍冷后，加入活性炭，继续水浴加热，回流煮沸10～15min。回流期间将布氏漏斗和抽滤瓶在热水浴中煮沸预热。安装好预热的抽滤装置，将热溶液趁热过滤，并尽快将滤液倒入一支洁净的热烧杯中。让滤液慢慢冷却至室温，晶体析出，再进行抽滤，用少量水洗涤晶体，抽干得白色片状结晶。产品晾干、称重，计算重结晶收率。

图3-21　回流装置

纯乙酰苯胺为无色鳞片状晶体。可通过测定熔点鉴定产品的纯度。本实验结果一般收率较低，产品熔点偏低，试分析原因。

Ⅱ　萘的精制

实验步骤

1．重结晶溶剂选择

在三支小试管中各加入20mg研细的萘，分别逐步滴加甲醇、乙醇、异丙醇。用玻璃棒搅拌，并观察萘是否溶解。醇的用量为0．2～0．5mL。若不全溶，用水浴加热试管，观察萘是否溶解，并记录。

将上述实验的热溶剂中溶解而冷溶剂中不溶或微溶的溶液冷却至晶体完全析出，比较晶体的析出量，选择晶体析出最多的溶剂及溶剂最佳用量。

2．萘的精制

在250mL锥形瓶中加入5g粗萘，用最少的沸腾醇溶解，补加2～3mL溶剂，热过滤。

用表面皿盖住锥形瓶口，冷却到室温至晶体完全析出。减压过滤，用少量溶剂洗涤晶体两次，压干。将晶体置于表面皿上干燥。

称量，测萘的熔点，计算结晶收率。

纯萘为白色片状晶体，熔点为80．2℃。

注意事项

（1）为了便于控制加入最少量的醇，可在锥形瓶中加入少量的醇，并在锥形瓶口上接冷凝管，根据醇的沸点选择合适的热浴加热到沸腾。在冷凝管上口逐步分批加入醇，至固体完全溶解。若溶液含有色杂质，则可将溶液稍冷，再加入少量活性炭，再加热煮沸5min。

（2）热溶液需慢慢冷却至晶体析出。若冷至室温，仍无晶体析出，可用玻璃棒摩擦锥形瓶液面下方玻璃壁，以使晶体析出。

（3）若测得萘的熔点不符合要求，则应重复上述操作。

思考题

（1）用实验选择重结晶溶剂时，如何选定所需的实验溶剂种类？

（2）为提高纯度和结晶回收率，重结晶操作中应注意哪些事项？

实验7　蒸馏与分馏

蒸馏是分离提纯液体有机物的常用手段。根据化合物的性质不同，在具体运用上可采用常压（简单）蒸馏、分馏、减压蒸馏和水蒸气蒸馏。

实验目的

学习简单蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏及分馏的原理；掌握简单蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏及分馏的仪器装置及操作技术。

实验原理

见2．2．3节蒸馏。

实验用品

仪器 简单蒸馏装置；减压蒸馏装置；简单分馏装置；水蒸气蒸馏装置；酒精密度计。

试剂 工业C2H5OH（95%，60%）；乙酰乙酸乙酯；新鲜桉树叶或果皮及香花等。

Ⅰ　工业乙醇的蒸馏

实验步骤

1．常量操作

量取70mL 95%工业C2H5OH样品，倒入测密度用的长玻璃筒中，小心放入酒精密度计，待其稳定后（勿使其贴靠筒壁），读出相对密度，记下待蒸馏样品中C2H5OH的浓度（质量分数）。

取60mL待蒸C2H5OH样品，倒入100mL磨口圆底烧瓶中，加入2粒沸石，按图2－57装好普通蒸馏装置。通入冷凝水，用水浴加热（或用电热套加热）。注意观察蒸馏瓶中蒸气上升情况及温度计读数的变化，当瓶内液体沸腾时，蒸气逐渐上升，当达到温度计水银球时，温度计读数急剧上升。蒸气进入冷凝管被冷凝为液体落入接收瓶，记录从蒸馏支管落下第一滴蒸馏液的温度t1。然后调节加热速度，控制蒸馏速度为每秒1～2滴为宜。待温度恒定（即为该液体的沸点）不变时，换一个干燥的锥形瓶作接收器并记录这一温度t2。当温度再上升1℃（t3）时，即停止蒸馏。t2～t3为95%C2H5OH的沸程。

停止蒸馏时，先移去热源，待体系冷却后关闭冷凝水，自后向前拆卸装置。

用酒精密度计测出馏出液的密度，记下蒸馏后C2H5OH的浓度。量取收集的95%C2H5OH的体积，计算回收率。

2．微量操作

微量操作的方法与常量操作相同，实验中将15mL酒精加到25mL烧瓶中蒸馏。

Ⅱ　工业乙醇的分馏

实验步骤

在100mL圆底烧瓶中，加入60%乙醇溶液50mL，加2粒沸石。按图2－65安装好分馏装置（分馏柱上用石棉保温）。打开冷却水，用水浴加热烧瓶至溶液沸腾，蒸气慢慢上升进入分馏柱，调节加热速度，使蒸气慢慢上升到分馏柱顶，注意观察温度计的读数，当温度计读数达到78℃时，收集主馏分，并控制馏出液速度为每秒1～2滴。当蒸气温度快速下降时，即可停止加热，得到约50mL馏出液。用酒精密度计测量馏出液的浓度（质量分数）。

Ⅲ　乙酰乙酸乙酯的减压蒸馏

实验步骤

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压蒸馏时容易分解产生无水乙酸，故必须通过减压蒸馏进行提纯。

1．密封性检查

按图2－59装好减压蒸馏装置，装好装置后，应空试系统是否密封。具体方法：泵打开后，将安全瓶上的放空阀关闭，拧紧毛细管上的螺旋夹，待压力稳定后，观察压力计（表）上的读数是否到了最小或是否达到所要求的真空度。如果没有，说明系统内漏气，应进行检查。检查方法：首先将真空接引管与安全瓶连接处的橡胶管折起来用手捏紧，观察压力计（表）的变化，如果压力马上下降，说明装置内有漏气点，应进一步检查装置，排除漏气点；如果压力不变，说明自安全瓶以后的系统漏气，应依次检查安全瓶和泵，并加以排除或请指导老师排除。漏气点排除后，应再重新空试，直至压力稳定并且达到所要求的真空度时，方可进行下面的操作。

2．减压蒸馏

加入20mL乙酰乙酸乙酯到50mL蒸馏瓶中，安装好装置，开始减压（先开泵，再关安全瓶上的放空阀），调节螺旋夹，使蒸馏瓶内液体中有连续平稳的小气泡通过（如无气泡可能因毛细管阻塞，应予更换）。开启冷凝水，用适当的热浴加热蒸馏。加热时，克氏瓶的圆球部分至少有2／3浸入浴液中。在浴液中放一支温度计，控制浴液的温度比待蒸馏液的温度高20～30℃，使蒸馏速度控制在每秒1～2滴。在整个蒸馏过程中，要密切注意瓶颈上的温度计以及测压系统压力计的读数。蒸馏开始时，有低沸点的馏分，待观察到沸点不变时，转动真空接引管（一般用双股接引管，当要接收多组馏分时可采用多股接引管），开始接收馏分。在压力稳定及化合物较纯时，沸程应控制在1～2℃范围内。

停止蒸馏时，应先将加热器撤走，待稍冷却后，打开毛细管上的螺旋夹，慢慢地打开安全瓶上的放空阀，使压力计（表）恢复到零的位置，再关泵。否则由于系统中压力低，会发生油或水倒吸回安全瓶或冷却阱的现象。

苯甲醛、呋喃甲醛或苯胺的蒸馏：用蒸馏乙酰乙酸乙酯同样的方法，通过减压蒸馏提纯苯甲醛、呋喃甲醛或苯胺。减压蒸馏苯甲醛时，要避免被空气中的氧所氧化。

注意事项

（1）加沸石的目的是避免液体在加热过程中的过热现象，防止暴沸。沸石必须在加热前放入，如果加热近沸腾时，发现未加沸石，切不可立即加入沸石，否则会引起暴沸而冲料。补加沸石必须在液体冷却后才可以，如果中途停止蒸馏，再重新蒸馏时，仍要补加沸石。

（2）乙醇为易燃液体，其沸点较低，不宜用火直接加热烧瓶，宜选用水浴加热。

（3）为了保护油泵系统和泵中的油，在使用油泵进行减压蒸馏前，应将低沸点的物质先用简单蒸馏的方法去除，必要时可先用水泵进行减压蒸馏。加热温度以产品不分解为准。

（4）减压蒸馏时，可用水浴、油浴、空气浴等加热，浴温需比蒸馏物沸点高30℃以上。

（5）开始减压与停止减压时其各步的操作顺序必须正确。

（6）在减压蒸馏之前，应先从手册上查出各物质在不同压力下的沸点，供减压蒸馏时参考。

思考题

（1）蒸馏过程中，为什么要控制蒸馏速度为每秒1～2滴？蒸馏速度过快对实验结果有何影响？

（2）纯的液体化合物在一定压力下有固定沸点，但具有固定沸点的液体是否一定是纯物质？为什么？

（3）理论上乙醇－水恒沸物中乙醇含量为95．5%，而实验结果低于此值，试分析原因。

（4）分馏和蒸馏在原理和应用上有何不同？通过实验结果比较说明之。

（5）可否通过反复分馏得到100%的乙醇？为什么？应采用什么方法制取100%的乙醇？

（6）具有什么性质的化合物需用减压蒸馏进行提纯？

（7）进行减压蒸馏时，为什么必须用油浴加热？为什么必须先抽真空后加热？

（8）使用油泵减压时，要有哪些吸收和保护装置？其作用是什么？

（9）当减压蒸完所要的化合物后，应如何停止减压蒸馏？为什么？

Ⅳ　从桉树叶中提取桉叶油——水蒸气蒸馏

实验步骤

将新鲜桉树叶切成小段，称取100～150g，放入500mL圆底烧瓶中，加入适量水，按图2－63装好水蒸气蒸馏装置（油水分离器），使用电炉隔石棉网加热，进行水蒸气蒸馏。水蒸气进入冷凝管被冷凝，冷凝液在油水分离器聚集并分层，相对密度比水轻的有机层在上层，水在下层；若有机物相对密度比水大，则有机层在下层，水在上层。分层后的水由支管不断返回圆底烧瓶中，又不断与被分离组分一同蒸出，油水分离器中的有机层逐渐增多。循环反复，直至被分离组分绝大部分蒸出为止。

观察回流液滴有无油珠，当无油珠时，停止加热，拆下冷凝管。待有机层和水层完全分离后，由油水分离器下端刻度读出有机层体积。将有机层放于烧杯中，称量，计算桉叶精油提取率。

思考题

（1）水蒸气蒸馏的原理是什么？

（2）查阅文献，了解桉树的种类。

实验8　薄层色谱分析

薄层色谱法是把固定相均匀地涂在一块玻璃板或塑料板上，形成一定厚度的薄层并使其具有一定的活性，在此薄层上进行色谱分离的。它具有展开快、分离效能高、灵敏度高、耐腐蚀等特点，比纸色谱的应用更广泛。

实验目的

了解薄层色谱的原理；掌握吸附薄层色谱的操作；掌握Rf值的求算方法。

实验原理

见2．2．5色谱分离技术。

实验用品

仪器 薄层板；玻璃片；广口瓶（150mL）。

试剂 1%的邻硝基苯胺（a）、间硝基苯胺（b）的无水苯溶液；a与b的混合液（4∶1）；羧甲基纤维素钠（0．5%～1%）；环己烷－乙酸乙酯混合液（5∶1）；1%的邻硝基苯酚（c）、对硝基苯酚（d）的二氯甲烷溶液；c与d等体积的混合液；二氯甲烷；APC镇痛药片；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%）；无水乙醚；冰醋酸；硅胶G；硅胶GF254。

Ⅰ　邻硝基苯胺与间硝基苯胺的分离

实验步骤

1．制板

取5g硅胶G与13mL 0．5%～1%的羧甲基纤维素钠水溶液，在烧杯中调匀，铺在清洁干燥的玻璃片上，可铺10cm×3cm玻璃片8～10块，薄层的厚度约为0．25mm。室温晾干后，在110℃烘箱内活化0．5h，取出放冷后即可使用。

2．点样

取两块硅胶板，分别在距一端1cm处用铅笔轻轻地画一横线作为起始线。用毛细管在一块板的起始线上点1%的邻硝基苯胺的无水苯溶液和a与b混合液两个样点；在第二块板的起始线上点1%的间硝基苯胺的无水苯溶液和a与b混合液两个样点，样点间距1～1．5cm，如果样点颜色较浅，可重复点样，重复点样必须待前次样点干燥后进行，否则样点斑点直径过大，在分离中易产生拖尾现象。

3．展开

待样点干燥后，用夹子把板小心地放入事先已准备好的盛有5mL环己烷－乙酸乙酯（5∶1）的150mL广口瓶中，进行展开。板与水平方向约成45°角，样点的一端浸入展开剂中约0．5cm。当展开剂上升到离板的上端约1cm时，取出板，立即用铅笔记下展开剂前沿的位置，晾干后观察分离的情况，比较两者Rf值的大小。

Ⅱ　邻硝基苯酚与对硝基苯酚的分离

实验步骤

取两块薄层板（硅胶G，10cm×3cm），在一块板上分别点1%的邻硝基苯酚的二氯甲烷溶液和c与d等体积的混合液，在另一块板上分别点1%的对硝基苯酚的二氯甲烷溶液和c与d等体积的混合液，如果样点颜色较浅，可重复点样数次。待溶液挥发后，用夹子小心地把板放入盛有5mL二氯甲烷的150mL广口瓶内展开，当展开剂上升到离板的上端约1cm时取出板，用铅笔立即记下展开剂前沿的位置，晾干后观察黄色斑点的位置，比较Rf值的大小。

Ⅲ　有机磷农药的分离

实验步骤

取薄层板一块（硅胶G，20cm×5cm），用两根毛细管分别将标准农药溶液和未知农药溶液在原点线上点样，然后将板放在盛有乙酸乙酯的层析缸（广口瓶）中展开。展开结束后，将板上的乙酸乙酯吹干，然后把薄层板放在含有5%溴的四氯化碳溶液的溴蒸气缸中活化30min，取出，待板上余溴挥发干净，用喷雾器在板上均匀喷洒硝酸银－溴酚蓝显色剂，便可看到蓝色的背景上显示出黄色的农药斑点。比较样品斑点与标准农药斑点的Rf值，确定样品是否有该农药存在。

Ⅳ　镇痛药片APC组分的分离

实验步骤

普通的镇痛药如APC通常是几种药物的混合物，大多含有阿司匹林、非那西汀、咖啡因（它们的结构如下）和其他成分，由于组分本身是无色的，需要通过紫外灯显色或碘熏显色，并与纯组分的Rf值比较来加以鉴定。

1．薄层板的制备

取10cm×3cm的玻璃片四块，洗净晾干。在小烧杯中放2．5g硅胶GF254，7 mL 0．5%～1%的羧甲纤维素钠水溶液，调成糊状，均匀地铺在4块玻璃板上，在室温晾干后，放入烘箱中，缓慢升温至110℃，恒温0．5h，取出，置于干燥器中备用。

2．样品的制备

取镇痛药片APC半片，用不锈钢铲研成粉状。取一支滴管，用少许棉花塞住其细口部，然后将粉状APC转入其中。另取一支滴管，将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试管中。

3．点样

取三块制好的薄层板，每块板上点两个样点，分别为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%乙醇溶液三个标准样品。

4．展开、显色并鉴定

展开剂用无水乙醚5mL、二氯甲烷2mL、冰醋酸7滴的混合溶液，在层析缸中进行展开。观察展开剂前沿，当上升至离板的上端1cm时取出，迅速在前沿处画线。

将干后的薄层板放入254nm紫外分析仪中显色，可清晰地看到展开得到的粉红色斑点，用铅笔把其画出，求出每个点的Rf值，并将未知物与标准样品比较。

也可把以上的薄层板再置于放有几粒碘结晶的广口瓶内，盖上瓶盖，直至薄层板上暗棕色的斑点明显时取出，并与先前在紫外灯下观察作出的记号比较。

注意事项

（1）要得到粘贴较牢的薄层板，玻璃片一定要干净，一般先用洗涤液洗净，再用自来水、蒸馏水冲洗，必要时用乙醇擦洗，洗净后只能拿玻璃片的切面。

（2）点样时，使毛细管的液面刚好接触薄层板即可，切勿点样过重而使薄层破坏。

思考题

（1）在混合物的薄层色谱中，如何判定各组分在薄层上的位置？

（2）在层析时，层析缸中常放入一张滤纸，为什么？

（3）样品过大有什么坏处？若将样点浸入展开剂液面以下会有什么样的影响？

实验9　柱色谱分析

实验目的

熟悉柱色谱中溶剂、洗脱剂的选择；掌握用柱色谱法分离和鉴定化合物的操作技术；了解从天然物质中提取有效成分的基本原理和方法。

实验原理

见2．2．5色谱分离技术。

实验用品

仪器 色谱柱；圆底烧瓶；球形冷凝管；锥形瓶；集热式恒温磁力搅拌器。

试剂 中性氧化铝（100～200目）；亚甲基蓝与甲基橙（1∶1）的乙醇混合液；乙醇（95%）；市售番茄酱；石油醚；丙酮；甲苯；饱和食盐水；无水硫酸钠。

Ⅰ　柱层析分离甲基橙与亚甲基蓝染料

实验步骤

在锥形瓶中称量7g中性氧化铝，并用10mL 95%乙醇调匀，另外加入5mL 95%乙醇于色谱柱中。打开色谱柱活塞，控制乙醇流速为每秒1滴，将Al2O3从柱顶一次加入柱内，并用装有橡皮塞的玻璃棒轻轻敲击管外壁，使其填装均匀。

待氧化铝全部下沉，通过转动轻敲使氧化铝于柱顶形成均匀平面，然后在表面轻轻地覆盖一张圆形滤纸。当乙醇液面降至滤纸表面时，关闭活塞，用滴管沿管壁加入1mL亚甲基蓝与甲基橙（1∶1）的乙醇混合液。

打开活塞，仍控制流速为每秒1滴，当混合液降至滤纸面时再关闭活塞，用滴管沿管壁滴入1～2mL 95%乙醇，洗去黏附在柱壁上的液滴。打开活塞，让洗涤液降至滤纸面时，再加3mL 95%乙醇。在色谱柱顶上装上滴液漏斗，用95%乙醇淋洗，洗脱速度为每秒1滴，观察色带的形成和分离。当蓝色亚甲基蓝色带到达柱底时，更换接收器，收集全部色带，然后改用水作洗脱剂，同时更换接收器。当黄色甲基橙色带到达柱底时，再更换接收器，收集全部色带。

色谱分离结束后，拉开活塞将柱内氧化铝倒入废物桶内，切勿倒入水槽。回收亚甲基蓝的乙醇溶液和甲基橙的水溶液。

注意事项

（1）加入沙子的目的是使加料时不致把吸附剂冲起，影响分离效果。若无沙子，也可用玻璃毛。

（2）为了保持柱子的均一性，使整个吸附剂浸泡在溶剂或溶液中是必要的。否则当柱中溶剂或溶液流干时，就会使柱身干裂，影响渗滤和显色的效果。

（3）最好用移液管将欲分离溶液转移至柱中。

（4）如不安装滴液漏斗，也可用每次倒入10mL洗脱剂的方法进行洗脱。

思考题

（1）柱中若留有空气或填装不匀，对分离效果有何影响？如何避免？

（2）柱色谱法的基本原理是什么？

（3）样品在柱内的下移速度为什么不能太快？如果太快会有什么后果？

Ⅱ　番茄红素的提取与分离

实验步骤

在市售的食用番茄酱中含有番茄红素和β－胡萝卜素，这些都是类胡萝卜素。分子式为C40H56，其结构式为

从上面的结构式可看出，番茄红素和β－胡萝卜素的结构相似，是同分异构体，用一般方法很难将它们分离，而色谱法是一种较好的分离同分异构体的手段，本实验利用柱层析分离技术将它们分离开。完成分离之后再用薄层层析法进行鉴定比较，两个同分异构体会表现出不同的Rf值。

1．番茄红素和β－胡萝卜素的提取

在50mL圆底烧瓶中加入4g番茄酱，再加入10mL 95%乙醇，回流5min，冷却后过滤，滤液存于50mL锥形瓶中。将滤纸和滤渣再放入圆底烧瓶中，用10mL石油醚（沸程60～90℃）回流3min，冷却后，过滤。将两次滤液并入同一锥形瓶中，加入5mL饱和食盐水摇匀，倒入分液漏斗中，静置待分层。上层有机相倒入干燥的锥形瓶中，用适量的无水硫酸钠干燥30min。预留几滴做薄层层析外，其余蒸除溶剂，得到粗提取物备用。

2．柱层析分离番茄红素和β－胡萝卜素

先将少量脱脂棉放入层析柱内，用长玻璃棒塞紧压平，经玻璃漏斗向柱内加入约5mm厚的细沙，并使沙面平整。另称取3g中性氧化铝于烧杯中，加入5mL左右的石油醚搅拌均匀，迅速不断地加入盛有6mL石油醚的层析柱中，同时将柱下端活塞打开，让石油醚缓缓流出。加完氧化铝后，关闭活塞，静置，当氧化铝不再沉降后，再在上端加入2mm厚细沙，放出多余的石油醚至柱顶尚保留1cm左右高的石油醚。

将粗提取物用尽可能少的甲苯溶解，用吸管转移到层析柱上，先用石油醚进行洗脱，由于β－胡萝卜素极性相对较小，在柱中移动速度较快，首先收集到的是黄色的含有β－胡萝卜素的洗脱液。当所有β－胡萝卜素被完全洗脱，改用石油醚－丙酮混合液（8∶2）作为洗脱液对番茄红素进行洗脱，收集红色的洗脱液。

3．薄层层析

用毛细管吸取提取好的滤液，点在活化好的硅胶板上，用展开剂［石油醚－丙酮（9∶1）］在层析缸中展开，待展开完毕后取出薄层板，分别计算番茄红素和β－胡萝卜素的Rf值。

注意事项

（1）先用乙醇对番茄酱脱水，便于石油醚更有效地提取番茄红素和β－胡萝卜素。

（2）湿法装柱时，注意填充均匀，不能有气泡，也不能出现松紧不均和断层，否则会影响分离效果和洗脱速度。洗脱过程中洗脱液的液面应始终高于氧化铝表面，否则会出现断层现象。

（3）加入一定量的丙酮，是为了增加洗脱液的极性，有利于洗出极性较大的组分。

思考题

（1）番茄红素和β－胡萝卜素相比，哪一个的Rf值大？

（2）提取液为何用饱和食盐水洗涤？

实验10　纸色谱分析

实验目的

掌握纸色谱法的原理及操作技术；了解氨基酸、金属离子在纸色谱中的分离行为。

实验原理

见2．2．5色谱分离技术。

实验用品

仪器 纸层析缸（可用广口瓶代替）；喷雾器；电吹风；慢速定量滤纸；新华1号滤纸。

试剂 展开剂［CH3COCH3－HCl（浓）－H2O（90∶5∶5）］；氨水（浓，显色剂）；CoCl2、CuCl2、FeCl3、NiCl2（标准溶液，浓度均为0．3mol·L－1）；未知液（标准溶液中几种的等量混合液）；展开剂［0．2%茚三酮的正丁醇－甲酸（80%～88%）－水（15∶3∶2），共配80mL］；氨基酸标准溶液（0．2%），分别将L－谷氨酸、L－异亮氨酸、L－赖氨酸配成0．2%的水溶液；氨基酸混合试液（将上述三种氨基酸等体积混合均匀，作为样品）；黄血盐（5%）；赤血盐（5%）。

Ⅰ　金属离子纸层析法分离和鉴定

实验步骤

1．滤纸的准备

取一张宽5cm，长12cm的慢速定量滤纸，剪成宽1cm的五长条（上端留2～3cm不剪开），在纸的下端2cm处用铅笔画一条直线，在滤纸的上端分别标明标准溶液与未知样品的名称。

2．点样

分别用毛细管取四种金属离子标准溶液，在四条滤纸上点出直径约为2mm的扩散原点，第五条滤纸点未知液。点样后将滤纸置于通风处晾干。

3．展开

将上一步中得到的点样滤纸小心地置于含有大约10mL展开剂的广口瓶中，使滤纸下端浸入展开剂中1cm，滤纸上端裹在广口瓶磨口处，如图3－22（a）所示。注意不要使试液斑点浸入展开剂中，同时五条滤纸要分开，不要粘连或贴在瓶壁上。若滤纸条不易分开，可顺着纸条方向将滤纸适当剪开些。然后盖紧瓶塞，放置5min后取出滤纸，观察记录各离子在滤纸上的颜色和位置，放在通风处晾干。

图3-22　展开和显色

4．显色

经过分离后的无机离子斑点颜色一般较浅，不容易分辨，需要加入试剂显色。下面介绍两种显色方法，实验时任选一种。

（1）氨熏。将滤纸放在广口瓶中，滤纸不要浸入氨水，如图3－22（b）所示，氨熏约5min。

（2）黄血盐、赤血盐显色。用毛笔蘸取少量5%黄血盐溶液，在滤纸上迅速涂抹，观察斑点颜色。待滤纸干燥后，再用5%赤血盐溶液在滤纸上快速涂抹，观察斑点颜色。

5．未知液分析

观察未知液在滤纸条上产生斑点的颜色、位置、数量，分别与标准溶液斑点的颜色、位置相比较，确定未知液中含有哪些离子。

6．计算Rf值

Rf值的计算方法同薄层色谱。

Ⅱ　纸色谱分离氨基酸

实验步骤

方法一：

（1）滤纸准备。在层析纸下端2．5cm处，用铅笔画一横线，在线上画出1、2、3、4四个等距离的点，1、2、3号分别用毛细管将三种氨基酸标准溶液点出直径约为2mm的扩散原点，4号点为混合液原点（注：皮肤分泌物有氨基酸，不要用手直接接触纸条），如图3－23所示。

图3-23　纸条点样和展开后示意图

（2）展开分离。将点好样的滤纸晾干后，用挂钩悬挂在层析筒盖上，放入已点好样的纸条，纸条应挂得平直，原点应离开液面1cm，记下展开时间，当展开剂前沿上升至15～20cm时，取出层析纸，画出溶剂前沿，记下展开停止时间。将滤纸晾干。

（3）显色。将晾干的层析滤纸放入100℃烘箱中烘3～5min，或用电吹风的热风吹干，即可显出各层析斑点。用铅笔画出各斑点轮廓。

（4）量出各斑点的中心到原点中心的距离，计算Rf值和ΔRf值。

方法二：

（1）用新华1号滤纸（6cm×25cm），按前述无机金属离子的纸层析方法进行滤纸的准备、点样和展开。

（2）显色。溶剂前沿上升至15～20cm时，取出纸条，画出溶剂前沿，记下展开停止时间。将滤纸晾干。将晾干的层析滤纸放入100℃烘箱中烘3～5min，或用电吹风的热风吹干，即可显出各层析斑点。用铅笔画出各斑点轮廓。

（3）量出各斑点的中心到原点中心的距离，计算Rf值和ΔRf值。

注意事项

（1）在滤纸上记录原点位置时，只能用铅笔而不能用钢笔或圆珠笔。

（2）展开时，样品扩散原点不能浸入展开剂中。

思考题

（1）纸色谱分离实验为什么要采用标准试样对照鉴别？

（2）层析分离氨基酸时，流动相和固定相的作用是什么？

（3）比移值Rf的定义是什么？由本实验所得Rf和ΔRf的值讨论分离效果。

（4）单独的氨基酸的Rf值与在混合液中该氨基酸的Rf值是否相同，为什么？

（5）层析滤纸经氨熏后置于空气中，为什么有些离子的颜色很快变浅？

实验11　茶叶中咖啡因的提取和红外、紫外光谱分析

咖啡因（caffeine，又名咖啡碱）在茶叶中占1%～5%，另外还含有丹宁酸（鞣酸）、色素、纤维素、蛋白质等。咖啡因易溶于氯仿、水、乙醇等，丹宁酸易溶于水和乙醇。含有结晶水的咖啡因为无色针状结晶，在100℃时失去结晶水并开始升华，178℃时升华很快，无水咖啡因的熔点为234．5℃。咖啡因由于具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿作用，因此可以用作中枢神经兴奋剂。

实验目的

通过从茶叶中提取咖啡因学习固－液萃取的原理及方法；掌握索氏提取器的原理及其作用；掌握升华原理及操作；了解红外光谱仪、紫外－可见分光光度计的基本原理、仪器结构；掌握红外光谱仪、紫外－可见分光光度计的使用；学习紫外吸收光谱定量方法；掌握常用固体物质红外制样方法。

实验原理

咖啡因的化学名为1，3，7－三甲基－2，6－二氧嘌呤，其结构如下：

咖啡因可由人工合成法或提取法获得。本实验采用索氏提取法从茶叶中提取咖啡因。利用咖啡因易溶于乙醇、易升华等特点，以95%乙醇作溶剂，通过索氏提取器（或回流）进行连续抽提，然后浓缩、焙炒得到粗制咖啡因，再通过升华提取得到纯的咖啡因。

咖啡因不仅可以通过测熔点和用光谱法加以鉴别，还可以通过制备咖啡因水杨酸盐衍生物进一步得到确认。作为弱碱性化合物，咖啡因可与水杨酸作用生成熔点为137℃的水杨酸盐：

咖啡因的三氯甲烷溶液在276．5nm下有最大吸收，其吸光度值的大小与咖啡因的浓度成正比，从而可进行定量测定。红外光谱的工作原理见2．3．2节。

实验用品

仪器 红外光谱仪器；压片机；紫外分光光度计；索氏提取器等。

试剂 茶叶；乙醇（95%）；生石灰；二氯甲烷；溴化钾；无水硫酸钠；三氯甲烷；高锰酸钾（1．5%）；无水亚硫酸钠（10%）与硫氰酸钾（10%）混合溶液；磷酸（15%）；氢氧化钠（20%）；乙酸锌（20%）；亚铁氰化钾溶液（10%）；咖啡因标准样品（纯度98%以上）；咖啡因标准储备溶液（0．5mg·mL－1）。

Ⅰ　从茶叶中提取咖啡因

实验步骤

1．常量提取

（1）萃取。取8．0g茶叶放入索氏提取器的纸筒中，在筒中加入30mL乙醇，在圆底烧瓶中加入50mL乙醇，将其安装为索氏提取装置（见图2－69），水浴加热，回流提取，直到提取液颜色较浅时为止，约用2．5h，待冷凝液刚刚虹吸下去时停止加热。然后改为蒸馏装置进行蒸馏，待蒸出60～70mL乙醇时（瓶内剩余约5mL），停止蒸馏，把残余液趁热倒入盛有3～4g生石灰的蒸发皿中（可用少量蒸出的乙醇洗蒸馏瓶，洗涤液一并倒入蒸发皿中）。

（2）升华。将蒸发皿中物质搅拌成糊状，然后放在蒸汽浴上蒸干成粉状（不断搅拌，压碎块状物，注意着火！），擦去蒸发皿前沿上的粉末（以防止升华时污染产品），蒸发皿上盖一张刺有许多小孔的滤纸（扎刺向上），再在滤纸上罩一玻璃漏斗（见图2－55），用小火加热升华，控制温度在220℃左右。如果温度太高，会使产物冒烟炭化。当滤纸上出现白色针状结晶时，小心取出滤纸，将附在上面的咖啡因刮下，如果残渣仍为绿色可再次升华，直到变为棕色为止。合并几次升华的咖啡因，测其熔点（因熔点较高，可做成其衍生物检验）。

2．半微量提取

方法一：

（1）萃取。取2．0g茶叶用滤纸包好，放入恒压滴液漏斗中，再在漏斗的上口加一回流冷凝管，然后与盛有20mL 95%乙醇的圆底烧瓶组成类似索氏提取装置。加热，回流提取，当萃取液刚刚淹没滤纸套时，打开活塞放出液体，关好活塞再次萃取。如此重复多次，直到提取液颜色较浅时为止，约用1h。停止加热。然后改用蒸馏装置进行蒸馏，待蒸出大部分乙醇时（瓶内剩余1～2mL），停止蒸馏，把残余液趁热倒入盛有约1g生石灰的蒸发皿中（可用少量蒸出的乙醇洗蒸馏瓶，洗涤液一并倒入蒸发皿中）。

（2）升华。升华方法同常量提取中（2）。

方法二：

在50mL烧杯中加入1．5g无水碳酸钠和15mL水，加热使固体溶解。称1．5～2．0g茶叶，用纱布扎成小茶袋，放入上述烧杯中，盖上表面皿，继续加热使溶液微沸，保持加热30～40min。冷却至室温，将提取液倒入另一容器中，用一玻璃棒尽量将茶袋中液体滗干。用3mL二氯甲烷萃取水溶液（萃取装置见图2－68）。由于多种物质成分存在，萃取液有乳化现象，可采用离心方法解决。将分离的有机层通过一铺有少量棉花和2～3g无水硫酸钠的漏斗过滤，水层再用二氯甲烷萃取3次（每次3 mL）。萃取液同样用上述方法过滤。滤液经水泵减压蒸去溶剂（装置见图2－59），得灰白色的咖啡因粗品。在一个抽滤瓶中放入咖啡因粗品，中间插入一支带支管的试管并通入冷却水，加热抽滤瓶底部，进行升华，要防止咖啡因熔融（装置见图2－56）。当所有咖啡因粗品升华到试管底部后，停止加热，关水，移去真空，小心将升华产物刮在称量纸上，称重，计算该茶叶中咖啡因的含量，测定熔点。进行红外光谱的测定并与标准品进行比较。

咖啡因水杨酸盐衍生物的制备：在试管中加入50mg咖啡因、37mg水杨酸和4 mL甲苯。在水浴上加热振摇使其溶解，然后加入1mL石油醚（60～90℃），在冰浴中冷却结晶。如无结晶析出，可用玻璃棒或刮刀摩擦管壁。用毛细管吸出母液，晶体用少许石油醚洗涤，移出晶体，干燥，测定熔点。纯盐的熔点为137℃。

Ⅱ　咖啡因的红外光谱测定

实验步骤

1．光谱测定

（1）开启仪器，启动计算机并进入OMNIC窗口。

（2）压片法制样：取1～2mg干燥试样放入玛瑙研钵中，加入100mg左右的溴化钾粉末，在红外灯下研磨成粒度约2μm的细粉。将细粉移入压片模中，将模子放在油压机上，加压力，在60～65MPa的压力下维持5min，放气去压，脱模，可获得一片直径为13mm的半透明盐片，将片子装在样品架上，即可进行红外光谱测定。

（3）绘制试样咖啡因的红外光谱图。整个过程包括：①设定收集参数；②收集背景；③收集样品图；④对所得试样谱图进行基线校正，标峰等处理；⑤标准谱库检索；⑥打印谱图。

（4）收集样品图完成后，即可从样品室中取出样品架。并用浸有无水乙醇的脱脂棉将用过的研钵、镊子、刮刀、压模等清洗干净，置于红外干燥灯下烘干，以备制下一个试样。

2．谱图解析

对照试样的结构，对红外谱图中的吸收峰进行归属。4000～1500cm－1区域的每一个峰都应讨论，小于1500cm－1的吸收峰选择主要的进行归属。图3－24为咖啡因IR图谱。

图3-24　咖啡因的IR图谱

Ⅲ　紫外光谱法测定茶叶中咖啡因的含量

实验步骤

1．茶叶及其固体制成品

在100mL烧杯中称取经粉碎成低于30目的均匀样品0．5～2．0g，加入80mL沸水，加盖，摇匀，浸泡2h，然后将浸出液全部移入100mL容量瓶中，加入20%乙酸锌溶液2mL，加入10%亚铁氰化钾2mL，摇匀，用水定容至100mL，静置沉淀，过滤。取滤液5．0～20．0mL，置于250mL分液漏斗中，按上述操作依次加入1．5%高锰酸钾溶液5mL、10%无水亚硫酸钠与10%硫氰酸钾混合溶液10mL、15%磷酸溶液1mL、三氯甲烷50mL等进行萃取和二次萃取，制成100mL样品的三氯甲烷溶液，备用。

2．茶叶的液体制成品

在100mL容量瓶中准确移入10．0～20．0mL均匀样品，加入20%乙酸锌溶液2mL、10%亚铁氰化钾溶液2mL，摇匀，用水定容至100mL，摇匀，静置沉淀，过滤。取滤液5．0～20．0mL，按上述操作进行，制备成100mL样品的三氯甲烷溶液，备用。

3．标准曲线的绘制

从0．5mg·mL－1的咖啡因标准储备液中，用重蒸三氯甲烷配制成浓度分别为0μg·mL－1、5μg·mL－1、10μg·mL－1、20μg·mL－1的标准系列，以重蒸三氯甲烷（0μg·mL－1）作参比，调节零点，用1cm比色皿于276．5nm下测量吸光度，作吸光度－咖啡因浓度的标准曲线或求出直线回归方程。

4．样品的测定

在25mL具塞试管中，加入5g无水硫酸钠，倒入20mL样品的三氯甲烷制备液，摇匀，静置。将澄清的三氯甲烷用1cm比色皿于276．5nm处测出其吸光度，根据标准曲线（或直线回归方程）求出样品的吸光度相当于咖啡因的浓度c（μg· mL－1），同时用重蒸三氯甲烷作试剂空白。

5．样品中咖啡因含量的计算

茶叶及其固体制品中咖啡因含量

茶叶提取液中咖啡因含量

式中：c为样品吸光度相当于咖啡因浓度，μg·mL－1；c0为试剂空白吸光度相当于咖啡因浓度，μg·mL－1；m为称取样品的质量，g；V为量取茶叶液体样品的体积，mL；V1为移取样品处理后水溶液的体积，mL。

注意事项

（1）回流提取时，应控制好加热的速率；升华操作在此实验中为最关键的—步，注意控制温度：温度高，产物炭化，产品又不能升华；升华用的蒸发皿容积不要太大。

（2）制样时，试样量必须合适。试样量过多，制得的试样晶片太“厚”，透光率差，导致收集到的谱图中强峰超出检测范围；试样量太少，制得的晶片太“薄”，收集到的谱图信噪比差。

（3）红外光谱实验应在干燥的环境中进行，因为红外光谱仪中的一些透光部件是由溴化钾等易溶于水的物质制成的，在潮湿的环境中极易损坏。另外，水本身能吸收红外光产生强的吸收峰，干扰试样的谱图。

（4）在本实验条件下，本法仪器检出限为0．2μg·mL－1，茶叶及其固体制成品为5mg·（100g）－1，咖啡或茶叶的液体制成品为5mg·L－1。标准曲线线性范围是0．0～30．0μg·mL－1，相关系数是0．999，回收率是90．1%～101．8%，相对标准偏差小于4．0%。同一实验室平行测定或重复测定结果的相对偏差绝对值的允许差：可乐型饮料为10%，咖啡、茶叶及其制品为15%。

（5）试液与标准溶液的测定条件应保持一致。

思考题

（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时加入氧化钙和碳酸钠，它们各起什么作用？

（2）本实验中，在提取、烘烤和升华操作中，如何减少产品的损失？

（3）化合物的红外光谱是怎样产生的？它能提供哪些重要的结构信息？

（4）为什么甲基的伸缩振动出现在高频区？

（5）单靠红外光谱解析能否得到未知物的准确结构，为什么？

（6）是否所有的化合物都能用紫外吸收光谱作定性和定量分析？