化学实验技术与基本操作

第一章　常用仪器和基本操作

简　介

本部分内容详细介绍了医用化学实验中所使用的诸如电子天平、酸度计、分光光度计、折光仪、旋光仪等重要仪器的使用方法，以及玻璃仪器洗涤、加热与干燥、溶液配制、滴定、蒸馏、过滤、重结晶等一系列基本操作，供每个实验前预习本实验中所涉及的上述仪器使用和基本操作之用。

第一节　实验仪器介绍

一、常用实验仪器介绍(表1－1－1)

表1－1－1　医用化学实验常用仪器介绍

续表1－1－1

续表1－1－1

续表1－1－1

续表1－1－1

二、电子分析天平

电子天平是最新一代的高精度天平，一般最大称取的质量为110g，可以准确到0．0001g;它利用电子装置完成电磁力补偿或电磁力矩的调节，使物体在重力场中实现力或力矩的平衡。一般结构都是机电结合式的，由载荷接受与传递装置、测量与补偿装置等组成。分为顶部或底部承载式两类，目前实验室常用的是顶部承载式电子天平。

近年来，我国已生产多种型号的电子天平，实验室最常用的是FA/JA系列(上海天平仪器厂生产)，是一类采用MCS－51系列单片机多功能顶部承载式电子天平，其外观如图1－1－1所示，它具有数字显示、自动调零、自动校正、扣除皮重及输出打印等功能。

图1－1－1　FA1004型电子天平
1．键板;2．电子显示屏;3．盘托;4．秤盘;5．水平仪;6．水平调节螺旋脚

(一)电子天平的操作方法

1．将电子天平放置在稳固水平的台面上，查看水平仪(水平时，水平仪气泡刚好位于水平仪中心)，若不水平，则调节水平螺旋脚，将天平调至水平。

2．接通电源，预热10～15min，轻按键板上的ON键，电子显示屏全亮，显示天平的型号后，即进入称量模式，显示0．0000，若显示的不是0．0000，则按一下TAR键调零。

3．将容器(或待称物)轻轻放在秤盘中间，待示数稳定后，即可读数。

4．若需要清零、去皮，请轻按TAR键，显示屏出现全零状态，容器质量已被扣除，即为去皮。此时可继续向容器中加试样进行称量，显示屏显示的即为试样的质量。当拿走容器和样品后，显示屏显示容器质量的负值。

5．称量完毕，取下被称物，按OFF键关闭天平。拔掉电源，盖上防尘罩。

(二)使用电子天平的注意事项

1．天平长时间不用或移动位置，应检查是否水平，通电预热后，进行校正。

2．电子天平是高精度的电子仪器，操作过程中要轻缓，避免损坏天平。

3．称量前应先粗称，切记称量不能超过天平所允许的最大量程。

4．称量过程中，应关闭天平门，避免环境的影响，使称量不准确。

三、酸度计

酸度计又称为pH计，是准确测定溶液pH值的常用实验仪器。酸度计的种类较多，如早期的25型酸度计，pHS－2C型。目前，实验室最常用的是pHS－3C型。各种型号结构虽有不同，但其基本原理都相同。下面主要介绍常用的pHS－3C型酸度计。

(一)酸度计的基本原理

酸度计是通过测量电池电动势的方法来测定溶液pH值的。它主要有测量电极(玻璃电极)、参比电极(饱和甘汞电极)及精密电位计三部分构成。既可以用来测定溶液的pH值，也可测定电池的电动势，还可配合搅拌器做电位滴定。测定溶液的pH值时，用pH档，测电动势时用毫伏(mV)档。

一定温度下，当测量电极(玻璃电极)、参比电极(饱和甘汞电极)插入待测溶液时组成原电池(图1－1－2)，参比电极的电极电势恒定，而测量电极的电极电势却随溶液的pH值不同而变化，故原电池的电动势只与溶液的pH值有关。

图1－1－2　用玻璃电极测定溶液pH值

若 (玻璃电极的标准电极电势)已知，只要测定电池的电动势就可以求出未知溶液的pH值。玻璃电极的标准电极电势可通过一个已知pH值的标准缓冲溶液(如邻苯二甲酸氢钾)代替待测溶液而确定。酸度计一般把测得的电池电动势直接转换成pH值显示出来。酸度计上有定位调节器，测量标准缓冲溶液时，可利用定位调节器把读数直接调至标准缓冲溶液的pH值，起到校正仪器的作用。

图1－1－3　玻璃电极
1．绝缘套;2．Ag－AgCl电极;
3．玻璃膜;4．内部HCl溶液

(二)玻璃电极

测定溶液的pH值最常用的指示电极是玻璃电极(图1－1－3)，其主要部分是头部的球泡，它是由特质的玻璃吹制成极薄(薄膜厚度约0．2mm)的中空小球，球内装有0．1mol·L－1的HCl溶液，溶液中插有Ag－AgCl内参比电极，可表示为:待测溶液电极反应为:AgCl(s)　+e　─→Ag(s)+Cl－(aq)

玻璃电极的极薄玻璃膜对氢离子有敏感作用(对氢离子有选择性)，当电极浸入待测液时，其中的氢离子与电极玻璃球泡表面水化层进行离子交换，从而在玻璃和溶液的接触界面上产生电极电势，由于玻璃膜把两个不同氢离子浓度溶液隔开，在玻璃膜的内外两侧均产生电极电势，由于与玻璃膜内侧接触的氢离子浓度不变，而外侧所接触溶液中氢离子浓度是变化的，故内外层的电势差也在变化，所以玻璃电极的电极电势只与待测溶液的pH值有关。298．15K时，φ玻=－0．05916pH。

(三)饱和甘汞电极

酸度计的参比电极为饱和甘汞电极(图1－1－4)，它是由氯化亚汞(甘汞)、汞和饱和氯化钾溶液组成的电极，在电极的玻璃管内装有饱和的氯化钾溶液，溶液中装有一个作为内部电极的玻璃管，此管内封接一根铂丝插入汞中，汞的下面是汞和甘汞的混合糊状物，底端有多孔物质与外部KCl溶液相通。饱和甘汞电极可表示为: Pt(s)|Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和溶液)电极反应为:Hg2Cl2(s)　+2e　─→2Hg(l)+2Cl－(aq)

图1－1－4　饱和甘汞电极
1．导线;2．绝缘体;3．内部电极
4．胶皮帽;5．多孔物质;6．饱和KCl溶液

温度一定时，甘汞电极的电极电势只与氯离子的浓度有关，当管内盛装饱和KCl溶液时，氯离子浓度一定，故饱和甘汞电极电势只与温度有关，298．15K时，饱和甘汞电极电势为0．2415V。当温度为T时，其电极电势为:

为了使用方便，现在实验室用的电极多为复合电极，表面看只有一个电极，实际是将玻璃电极和参比电极复合到了一起。

(四)pHS－3C型酸度计的示意图及参数

pHS－3C型酸度计(图1－1－5)是一台数显高精密度pH计。该pH计适用于测定水溶液的pH值及电极电势(mV值)。其测定的范围是:pH值，0～14;电极电势(mV)，0 ～±1999(自动极性显示);最小显示单位，0．01pH单位;电极电势，1mV。温度补偿范围:0～60℃。

图1－1－5　pHS－3C型酸度计
1．前面板;2．显示屏;3．电极杆插座;4．温度补偿调节旋钮;5．斜率补偿调节旋钮;
6．定位调节旋钮;7．选择旋钮(pH值或mV);8．测量电极插座;9．参比电极插座;10．铭牌;
11．保险丝;12．电源开关;13．电源插座

(五)pHS－3C型酸度计的使用方法

1．开机并安装电极:电源线插入电源插座13，按下电源开关12并预热30min，将电极杆插入电极杆插座3，取下复合电极前端的保护套，用电极夹将电极夹在电极杆上。

2．校正:仪器使用前要校正，一般的仪器连续使用时，应每天校正一次。把复合电极插入测量电极插座8(如不用复合电极，应先在测量电极插座上插入电极转换器插头，再接入玻璃电极，参比电极插入参比电极插座9);把选择旋钮调到pH值档，调节温度补偿旋钮4，指示为待测溶液的温度;再把斜率补偿调节旋钮5顺时针旋到底(即调到100%位置);然后将清洗过并用滤纸吸干的电极插入标准缓冲溶液中，按溶液温度查出此温度时缓冲溶液的pH值，调节定位旋钮6，使显示屏显示该pH值。取出电极清洗吸干，插入另一种缓冲溶液中，调节斜率补偿调节旋钮5，使显示屏显示该缓冲溶液的pH值。

重复以上两步操作，直至不用调节定位旋钮或斜率旋钮，能正确显示两标准缓冲溶液pH值(这就是两点校正法)为止。校正后的酸度计使用时要谨防碰动定位和斜率旋钮，否则应重新校正。一般情况下，定位调节常用pH=6．86的溶液，斜率调节所选缓冲溶液的pH值尽可能接近待测溶液，若待测溶液为酸性，通常选pH=4．00的缓冲溶液，若待测溶液碱性，则选pH=9．18的缓冲溶液。

3．测量待测液的pH值:校正仪器后，取出电极清洗吸干，将电极放入待测液中，并轻轻旋摇装液的烧杯或锥形瓶，使溶液各部分均匀，待读数稳定后即可记录下来，完成测量。

(六)注意事项

1．电极使用时要小心，避免电极的敏感玻璃球与硬物接触，因任何磨损或擦毛均使电极失效，电极使用前后均应清洗吸干，用后要及时套上盛有电极液的电极保护套。

2．新的玻璃电极在使用前，应在蒸馏水中浸泡48h以上，使其充分活化;而复合电极因为一直浸泡在电极液中，可用蒸馏水冲洗后随时使用，复合电极使用一段时间后，应及时从电极上端的加液口补充外参比KCl(3mol·L－1)溶液。

3．电极的引线插头必须保持清洁干燥，否则将导致测量不准确或较大的误差。

4．酸度计在使用前一定要用标准缓冲溶液校正准确后方可使用，否则会引起较大的测量误差。

四、分光光度计

分光光度计是用来测量物质对光的吸收程度，并进行定性、定量分析的仪器。根据选择光源的波长不同，又分为可见光分光光度计(380～780nm)、近紫外分光光度计(185～385nm)、红外分光光度计(780～300000nm)等。目前有多种型号的分光光度计，其结构、原理和使用方法大同小异，下面仅介绍7200型分光光度计的使用方法。

(一)分光光度计的基本原理

分光光度计是依据朗伯－比耳(Lambert－Beer)定律来设计的。即物质对光的吸收具有选择性，不同物质具有各自的吸收带，所以一束平行的单色光通过溶液(图1－1－6)时，一部分被溶液吸收，一部分透过溶液，溶液对单色光的吸收程度与溶液的浓度c及液层厚度b成正比。

图1－1－6　单色光通过溶液

式中，A为吸光度;I0为入射光的强度;I为透过光的强度;K为吸收系数。

分光光度计的型号虽多，但都包括光源、单色器、样品池、检测及显示系统。光源发出的光经单色器后成一束平行的单色光，单色光通过样品池后，透过光被检测装置检测并显示其对光的吸收程度。

(二)7200型分光光度计

7200型分光光度计(图1－1－7)有多种测量方式，无论选择何种方式，都必须遵循以下基本操作步骤。

图1－1－7　7200型分光光度计
1．显示屏;2．键盘;3．波长选择旋钮;4．样品室盖;5．试样架拉杆

1．打开电源，使仪器预热约20min(不包括仪器自检时间)。

2．用＜MODE＞键设置测试方式:透光率(T)、吸光度(A)、已知标准样品浓度值方式(c)和已知标准样品斜率方式(F)。

3．用波长选择旋钮设置所需的分析波长。

4．将分别装有参比溶液和被测溶液的比色皿放入比色皿槽中，盖上样品室盖。一般情况下，参比溶液放在第一个槽中。

5．将用来校正仪器透光率为“0”的校具(黑体)置于光路中，在T方式下按“%T”键，此时显示器显示“000．0”。然后将参比溶液置于光路，按“0A/100%T”键调透光率为“100%”，此时显示器显示的“BLA”直至显示“100．0”。

6．校正仪器的透光率为“0”和“100%”后，即可开始测量。将被测溶液推入光路，此时显示器显示值即为被测溶液的吸光度值(或透光率，二者可以相互切换)。

7．仪器使用完毕，关闭电源，拔下电源插头。取出比色皿，洗净、晾干。复原仪器，盖上防尘罩。

(三)注意事项

1．测量时，比色皿要用待测溶液荡洗2～3次，以避免被测溶液浓度改变。

2．拿比色皿时只能捏住比色皿的两个毛玻璃面，测量时要用吸水纸将比色皿外面的液体吸干，尤其注意保护透光面，勿产生划痕。

3．比色皿放入比色皿架时，要注意位置，放置平稳，否则容易产生误差。

4．为防止光电管疲劳，不测定时，应将比色皿暗盒盖打开(即关闭光路)，连续使用仪器不要超过2h，最好是间歇0．5h后继续使用。

5．测定时，应尽量使吸光度在0．20～0．80之间，这样可以得到较高的准确度。

6．比色皿用毕，要及时洗净，倒置晾干存放入比色皿盒内。

五、阿贝(Abbe)折光仪

折光率是液体有机化合物的重要特征常数之一，常作为化合物纯度的标志，也用于鉴定未知物。同时，根据折光率与溶液物质的量分数之间的线性关系，还可用折光率来测定溶液的组成。物质的折光率随测定所用波长和测定时的温度不同而变化，测定所用单色光(钠光D线波长)确定时，液体有机化合物温度每升高1℃，折光率降低(3．5～5．5) ×10－4，水的温度每升高1℃，折光率降低1×10－4。所以表示折光率时，要注明测定的波长及温度，常用 来表示(D表示钠光的D线波长为589．3nm)。如丙酮的 = 1．3591，表示20℃时，丙酮对钠光D线的折光率为1．3591。测定液体化合物折光率常用的仪器是阿贝折光仪。

图1－1－8　光的折射现象

(一)阿贝折光仪的原理

当单色光由介质A进入介质B时，由于光在两介质中的传播速度不同，在介质的界面上将发生光的折射现象(图1－1－8)，根据斯涅耳(Snell)折射定律，入射角i与折射角γ有如下关系:

上式中nA和nB是光在介质A、B中的折光率(又称为相对折光率)，物质的相对折光率是光由真空射入介质，规定真空的折光率为1，据斯涅耳折射定律计算得到的。按照上式，若介质B的折光率大于A，则在0～90°的角度范围内，折射角γ恒小于入射角i，当入射角i增大到最大值90°时，折射角也达到最大值γC(临界折射角)，此时介质B中Oy，OM之间有光线通过，表现为亮区，而OM，Ox之间没有光线通过，则为暗区。临界折射角的位置决定了明暗区分界线的位置。因入射角为90°，故上式可简化为:

阿贝折光仪中B物质相当于棱镜，其折光率为定值，A物质相当于待测液体，所以只要测定临界折射角就可得到待测试样的折光率。阿贝折光仪就是通过测定液体的临界折射角来工作的。

(二)阿贝折光仪的构造和光路系统

阿贝折光仪测定液体折光率的范围是1．3～1．7，精度可达0．0001，它的外形如图1－1－9所示，主要部分是两块直角棱镜，下面一块是磨砂的，上面一块是光滑的，当两棱镜沿对角线平面叠合时，待测液体就在两镜面间形成一层均匀的液膜。阿贝折光仪的光路系统如图1－1－10所示，当光从反光镜1射向辅助棱镜2时，由于辅助棱镜表面是粗糙的毛玻璃面，光在上面产生漫反射，以不同的方向进入两棱镜间的待测液体，穿过待测液体在液体与测量棱镜3接触面上发生折射现象，由于测量棱镜的折光率较高(约1． 85)，故折射光线均落在临界折射角以内并穿过测量棱镜。实验室常用的光源是白光，而白光是复合光，波长不同的光折射率不一样，以致折射后，明暗区的分界线是一条模糊的色带，该现象称为色散。为消除色散，从棱镜3出来的折射光，再经过两组消色散棱镜，通过调节消色散棱镜的位置就可得到清晰明暗区的分界线。随后由物镜5将明暗区的分界线成像于分划板6上，经目镜7放大成像后供观察。

图1－1－9　阿贝折光仪
1．读数望远镜;2．测量望远镜;3．消色散旋钮;
4．恒温水进口;5．温度计;6．测量棱镜;
7．辅助棱镜;8．加液槽;9．反光镜;10．锁钮;11．底座

图1－1－10　阿贝折光仪光路系统
1．反射镜;2，3．棱镜;4．消色散棱镜;
5．物镜;6．分划板;7．目镜

在目镜中刻有十字线，测量时，调节棱镜的位置旋钮(刻度盘下方)转动棱镜，改变入射角，折射角随之改变，当明暗区的分界线刚好通过目镜十字线的交点时，折射角即达到了临界折射角(通过仪器内各部件的相互联动实现的)，转动棱镜的过程中，刻度盘(上面的折光率的刻度值是计算好刻上去的)随之转到，实现临界折射角与式(1－2)计算出的折光率一一对应。这样就可由刻度盘直接读出待测试样的折光率了。读数时目镜的视野及刻度盘如图1－1－11所示，刻度盘上左边刻度为工业上测定蔗糖溶液的折光率时，把对应的折光率换算为质量分数(质量百分比浓度)，方便使用。

图1－1－11　目镜下的视野及刻度盘读数

(三)阿贝折光仪的使用

1．打开锁钮，使两块棱镜分开，并保持辅助棱镜水平，用滴管在其上面滴2～3滴丙酮(或乙醇)，用专用的擦镜纸沿同一方向轻轻擦拭(不能来回擦，以防打毛棱镜)，然后用擦镜纸擦拭测量棱镜。

2．保持辅助棱镜水平，用滴管在其上面滴2～3滴待测液体，用锁钮把两棱镜锁在一起。

3．调节反光镜，使视野明亮，然后调节棱镜的位置旋钮，改变入射角，使目镜中出现明暗区的分界线。若分界线模糊不清，有色带，则调节消色散旋钮，使色带消去，分界线清晰。

4．再一次调节棱镜的位置旋钮，使目镜中明暗区的分界线刚好通过目镜中十字线的交点，从刻度盘上读出待测试样的折光率。

(四)阿贝折光仪的校正

仪器使用前都要进行校正，一般在实验室用二次蒸馏水做基准物质校正仪器的零点。步骤是:先将折光仪的两个棱镜中通入恒温水，然后按测定折光率的方法操作，所不同的是先调节棱镜的位置旋钮，把刻度盘的示值调为该温度下二次蒸馏水的标准值，再观察目镜，看明暗区的分界线是否通过十字线的交点，若没有通过十字线的交点则调整两镜筒间的调零螺丝，使明暗区的分界线通过十字线的交点即可;另一种方法是测定出二次蒸馏水的折光率，然后与其标准折光率值比较计算出差值。

(五)注意事项

1．滴加液体时，胶头滴管的末端不能触及棱镜。

2．滴加液体要适量，确保把棱镜均匀覆盖，不能留有气泡。

3．擦镜时要用专用的擦镜纸(比较柔软)沿同一方向轻轻擦拭。

4．测定易挥发试样时，操作要迅速，避免液体挥发，引起液体局部温度变化导致大的误差。

5．对同一纯的试样多次测定时，若不更换试样不需要再次擦镜。

6．仪器使用完毕，应把棱镜擦拭干净。

六、旋光仪

旋光仪是用来测定物质旋光度的仪器。自然界中许多天然有机化合物，因其分子具有手性，能使平面偏振光的振动面发生旋转，称为旋光性物质。偏振光通过旋光性物质后，振动面旋转的角度称为旋光度，用α表示。使偏振光的振动面向右旋转的称为右旋性物质，用(+)表示;使偏振光的振动面向左旋转的称为左旋性物质，用(－)表示。测定物质的旋光度对于研究光学活性分子的构型及确定某些反应机理具有重要作用。旋光度是物质的特性常数，其大小除了与分子结构有关外，还与待测溶液的浓度、样品管的长度、测定时的温度、光源的波长以及溶剂的性质等有关。为比较各种物质的旋光性能，规定:每毫升含1g旋光性物质的溶液，放在1dm长的样品管中，所测定的旋光度称为比旋光度，用［α］表示。比旋光度与旋光度的计算关系为:

式中α为测定的旋光度，c为被测溶液的浓度(g·mL－1)，L为样品管的长度(dm)，t为测定时的温度，λ为测定采用光的波长，常用单色光的波长是钠光灯D线(589．3nm)，可用“D”来表示。

测定旋光度的意义主要有两方面:其一是通过测定已知化合物溶液的旋光度，从文献查得其比旋光度，可计算其浓度;其二是将未知物配成已知浓度的溶液，测其旋光度，再计算其比旋光度，然后与文献值对照，可以鉴别未知物。

旋光仪的类型较多，但其主要构造及其原理基本相同，现重点介绍实验室最常用的WZX－2型旋光仪。

(一)旋光仪的基本原理

1．偏振光的产生:普通光源发出的光，在垂直于光的传播方向上都有振动，这种光称为自然光，或非偏振光;而只在一个方向上振动的光称为平面偏振光。让一束可在各个方向上振动的单色光通过各向异性的晶体(如冰晶石)，会产生两束振动面相互垂直的偏振光，见图1－1－12，由于这两束偏振光在晶体中的折光率不同，所以当单色光投射到尼科耳(Nicol)棱镜时，垂直于纸面的一束偏振光发生全反射，被棱镜框的涂黑表面吸收。只得到与纸面平行的一束偏振光，图1－1－13所示。产生平面偏振光的棱镜称为起偏镜。

2．偏振光的检验:要测定从起偏镜出来的偏振光在空间的振动平面，还需要一块检偏镜(尼科耳棱镜)与之配合使用。若起偏镜与检偏镜的光路相互平行，则偏振光能够全部通过检偏镜，在检偏镜后得到亮视场，如图1－1－14(a)所示;若二者的光路相互垂直，则偏振光完全不能通过检偏镜，则得到暗视场，如图1－1－14(b)所示。此时若在二者之间放置旋光性物质的溶液，则偏振光通过溶液后，其振动面将旋转一定角度α，为了在检偏镜后面得到亮视场或暗视场，必须将检偏镜也相应旋转α，检偏镜旋转的角度α(有左右旋之分)即为旋光度。理论上可把亮视场或暗视场作为仪器的零点，但是由于人眼对亮、暗视场的感觉不甚灵敏，为提高测量的准确度，常把三分视场作为仪器的零点。

图1－1－12　偏振光的产生

图1－1－13　尼科耳棱镜产生偏振光

图1－1－14　偏振光振动面的测定

三分视场的确定方法是:在起偏镜后面中部放置一个狭长的石英片(具有旋光性)，其宽度约为起偏镜的1/3，由于石英片具有旋光性，通过石英片的偏振光振动面被旋转了一个角度φ(2°～5°)，这样通过石英片和通过其两边检偏镜的偏振光成为两束振动方向不同的偏振光，如图1－1－15所示，图中OA表示通过石英片的偏振光，OC表示通过石英片两边的偏振光，OB表示检偏镜的光路方向。若转到检偏镜使其光路OB与偏振光OA垂直，则视场为图中(a)的情况;若OB与OC垂直，视场中将看到(b)的情况;若OB刚好处在OA、OC相交成两组对顶角的大角平分线上，则由于两束偏振光强度在光路OB方向的分量大小相等且最小，故视场如图(c)，明亮程度均匀且最暗;若OB刚好位于小角的平分线上，则由于两束偏振光强度在光路OB方向的分量大小相等且最大，故视场如图(d)，明亮程度均匀且最亮。因为人的视觉对明暗均匀与不均匀有较大的敏感，故实验中选择视场(c)作为仪器的零视场，而(d)视场太亮，不易辨别三分视场的消失。视场(c)作为零视场刚好位于(a)与(b)视场之间，这样寻找零视场更方便。

图1－1－15　三分视场

3．旋光度的测量:测量旋光性溶液的旋光度时一般先把装有蒸馏水的样品管放入旋光仪，找到零视场，然后将待测旋光度的溶液放入旋光仪，再次找到零视场。检偏镜旋转的角度α(有左右旋之分)即为旋光度，该旋转的角度可由刻度盘读出。

(二)旋光仪的构造

图1－1－16为旋光仪的外形图，它主要由光源、起偏镜、检偏镜、刻度盘等构成，其构造示意图如1－1－17所示。

图1－1－16　旋光仪的外形
1．底座;2．电源开关;3．刻度盘转动手轮;4．放大镜座;5．视场清晰度调节螺丝;
6．刻度盘游标;7．镜筒;8．镜筒盖;9．镜盖手柄;10．镜盖连接圈;11．灯罩;12．灯座

图1－1－17　旋光仪的构造
1．光源(钠光灯);2．起偏镜;3．石英片;4．旋光管;5．检偏镜;6．刻度圆盘;7．目镜

(三)使用方法

1．接通电源，开启开关预热5～10min，钠光灯发光正常后可开始测量。

2．将样品管充满蒸馏水，盖好玻璃片，旋紧螺帽，检查样品管两端不漏水后，用滤纸擦干样品管，若样品管两端的玻璃片不干净，应用擦镜纸擦拭;装样时尽量避免气泡的产生，若有小气泡，应将其赶到样品管的球形膨大部分，使其不处在光路上。

3．将样品管放入旋光仪，先调节目镜焦距使视场清晰，再调节刻度盘手轮，找到仪器的零视场，读取刻度值，重复操作3～5次，取平均值作为仪器的零点。

4．在样品管中装入待测溶液(要润洗样品管2～3次，确保待测液浓度不变)，放入旋光仪，再次转动刻度盘手轮找到零视场并读数，将读取的刻度值减去零点值，即为样品在该实验条件下的旋光度，右旋记作(+)，左旋记作(－)。

图1－1－18　刻度盘读数

5．旋光仪采用光学游标跳线对准的读数装置，

如图1－1－18所示，具有对线方便，读数准确，测量精度高等优点。且还采用对称读数，以消除盘心偏差。刻度盘分成360格，每格读数为1°，游标分20格，每格读数为0．05°，刻度盘与检偏镜联动，可正确指示出检偏镜的旋转角度。读数时，先看游标的零刻度落在刻度盘上的位置，从刻度盘上读出整度数，再看游标尺上的哪条刻度线与刻度盘上的刻度线对齐，若从对齐的位置起数到游标尺的零刻度有n小格，则游标尺的读数为n×0．05，刻度盘加游标尺读数即为旋光度。读数时，左右两刻度盘都要读，最后求平均值即可。

(四)注意事项

1．仪器应放在空气流通、温度适宜的地方。

2．使用前应预热5～10min，钠光灯管使用时间不宜超过4h，长时间使用中，应关熄10～15min，待冷却后再使用。

3．放置样品管时，球形膨大部分向上;样品管使用前后均应洗涤干净;使用时，样品管两端的玻璃片上应用专用擦镜纸擦干，不能残留液体，以免带来较大偏差。

4．使用完毕，应将仪器放入专用箱内，以防灰尘侵入。

七、离心机

离心机用于少量沉淀的沉降和分离，也可用于悬浊液、油类制品及生物制品的分离。离心分离常用的是电动离心机(图1－1－19)，离心机高速旋转时，沉淀受到离心力的作用，向离心试管的底部移动而聚集在管底的尖端，上面是澄清液。

离心机的使用方法如下:

图1－1－19　电动离心机

1．离心机应放在平稳的台面上，以防离心机工作过程中由于高速旋转产生的震动使其滑落。

2．离心机使用前应在离心套管底部放少许棉花或塑料泡沫，以防高速旋转时碰破离心试管。

3．将装有待分离液体的离心试管放入离心机套管时，离心试管口应稍高于套管，在其对称的套管中放置装有与待分离溶液质量相同的蒸馏水试管，以确保离心机平衡。否则离心机高速旋转时会剧烈震动，损坏离心机或离心管。离心机可一次放多个离心试管，但都要对称放置。

4．放好离心试管后，盖好盖子，由低转速档开始，待转动平稳后逐渐切换到高速档;若启动后发现离心机声音异常或猛烈震动，应立即停机检查。

5．一般对于晶形沉淀分离时选用1000r·min－1，离心1～2min，非晶形沉淀沉降较慢，可选择2000r·min－1或更高转速，需转动3～4min。

6．关机时应逐档调低转速直至关闭，待离心机自行完全停止转动后，方可打开盖子，取出离心管。若离心机未完全停下，贸然打开盖子，由于离心机高速旋转会导致严重的事故发生。

八、恒温磁力搅拌器

恒温磁力搅拌器有多种型号，使用方法大同小异，本节介绍85－2型恒温磁力搅拌器(图1－1－20)的使用方法。

(一)使用方法

1．将搅拌器放置平稳，关闭电源开关，将调速旋钮逆时针方向旋到底，接上电源线，插上电源。

2．将装有溶液的烧杯放在加热盘正中，并放入搅拌子一个，将控温探头固定在搅拌器上，使其放到烧杯中，注意不能放到烧杯杯底影响搅拌子转动。

3．打开电源开关，电源指示灯亮，并顺时针缓慢调节调速旋钮，使烧杯内的搅拌子达到所需要的转速。

4．打开加热开关，设定所需的温度，绿灯亮表明加热盘工作，红灯亮表明停止加热盘工作，此时进入恒温状态。

5．搅拌器使用完毕，应将电源开关、加热开关关闭，拔去电源，待冷却后清洁外表，妥善保管。

图1－1－20　85－2恒温磁力搅拌器
1．控温探头;2．加热盘;3．加热开关;4．电源开关;5．调速旋钮

(二)注意事项

1．搅拌时发现搅拌子跳动或不搅拌时，请切断电源检查一下烧杯底是否平，位置是否正。

2．调速是由低速逐步调至高速，不能在高速位置直接启动，以免搅拌子不同步引起跳动。

3．仪器应保持清洁干燥，严禁溶液进入机内，以免损坏机件。

九、真空泵

许多化学实验中，都要用到真空泵，如减压抽滤、减压蒸馏、真空干燥等。体系的真空度借助于真空泵抽出气体而得到。常用的真空泵有循环水泵、机械泵和油扩散泵等，实验室最常用的是循环水真空泵(图1－1－21)，可以得到101．325～1．33kPa的低真空度，若要得到更高的真空度可选用其他真空泵。

循环水真空泵的使用方法:

1．连接好装置，被抽气装置和真空泵之间要连接安全瓶，其作用是一方面保证抽气气流平稳，避免体系内压力忽大忽小;另一方面避免倒吸，起到安全、缓冲的作用。

2．启动真空泵前，先开启安全瓶活塞，使整个系统与大气相通，然后开启真空泵，约10～15s后待其工作状态稳定，抽气气流平稳后，关闭安全瓶活塞，抽气即开始。

3．抽气结束时，应先开启安全瓶活塞，使整个系统与大气相通，然后再关闭真空泵，否则将发生倒吸现象。

4．抽气过程中，应注意真空泵有无异常的噪声，如有应立即停止抽气进行检查。

图1－1－21　循环水真空泵
1．水箱;2．电源开关;3．指示灯;
4．电动机;5．真空表;6．抽气管接口;7．水箱盖

第二节　化学实验技术与基本操作

一、玻璃器皿的洗涤

化学实验中常常会用到各种玻璃器皿。洗涤玻璃器皿不仅是实验前的准备工作，也是贯穿实验过程的一个技术性的工作。不干净的玻璃器皿不仅影响实验效果，而且关系到实验结果的精密度和准确度，甚至使实验结果出现重大差错。因此，在化学实验中使用的玻璃器皿必须洗涤干净。

洁净的玻璃器皿应该内外清洁透明，内壁附着均匀水膜，无聚成的水滴，无水流的条纹。

洗涤玻璃器皿要根据实验的要求、污物的性质和玷污的程度来选用合适的洗涤剂。实验室常用玻璃器皿的洗涤方法如下:

(一)一般玻璃仪器的洗涤方法

1．用自来水洗涤:自来水洗涤可洗去仪器上的尘土和可溶于水的污物。洗涤时器皿内盛1/3～1/2的清水，用大小合适的刷子洗刷器皿，洗涤2～3次。器皿壁的污垢除去后，再用清水冲洗几次。

2．用去污粉或碱液洗涤:去污粉的主要成分是苏打(Na2CO3)、小苏打(NaHCO3)及白土、细砂等添加物。这两种化合物的水溶液均呈碱性，因此可洗去自来水难以洗去的油污或有机物。有时也可用热的碱液或适当的有机溶剂洗涤。

具体方法:在湿的器皿中放入少量去污粉，先用刷子刷洗，后用水冲洗。如器皿上沾有大量油脂，则可把热的碱液倒入容器，浸泡一段时间(此时不能用刷子刷洗)后把碱液倒出，再用清水冲洗，直到残留的碱液全部洗去为止。

3．用铬酸洗液洗:铬酸洗液有很强的氧化性和酸性，对有机物和油污去除能力特别强。使用前应把玻璃器皿上的污物尽量除去，倾去里面的水，然后倒入洗液，使仪器倾斜并慢慢转动，让洗液充分润湿不干净的内壁。数分钟后把洗液倒回原瓶，最后用自来水冲洗。若污物为粘在内壁的少量炭化残渣，可加入少量洗液，浸泡一段时间后再在火焰上均匀加热，直至洗液开始冒气泡，这时炭化残渣被氧化即可除去。将用过的少量洗液弃去，不要倒回原瓶。

铬酸洗液的配制:把30g研细的重铬酸钾加于1000mL水中，加热使其溶解，冷却后在不断搅拌下慢慢地注入800mL工业浓硫酸。配好的洗液为深褐色。

4．用浓盐酸洗涤:用铬酸洗液洗过之后，如仪器上还有污物(大多数是具有氧化性的物质)，可用浓盐酸洗涤，洗涤方法与用碱液洗涤相同。

5．用草酸溶液洗:玻璃仪器盛过高锰酸钾溶液后，往往残留一层二氧化锰，可用5%草酸溶液(加少量盐酸酸化)洗去。

6．用有机溶剂洗涤:胶状或焦油状的有机残留物黏附在瓶壁，如用上述方法不能洗净，可选工业用的有机溶剂如乙醇、丙酮、乙醚或四氯化碳等浸泡除去。浸泡时要加塞子，以免溶剂挥发，同时不能接触明火。

玻璃器皿用上述方法洗涤后，还要用蒸馏水洗涤2～3次。

(二)带有精确刻度的玻璃器皿的洗涤方法

容量瓶、吸量管、滴定管等器皿带有精确刻度，常用来准确移取一定体积的液体或准确配制溶液。为了保证这类玻璃器皿容积的准确性，洗涤时不宜用刷子刷洗，应选用适当的洗液(通常用铬酸洗液)来洗，具体办法如下:

1．移液管和吸量管的洗涤:为了使量出的溶液体积准确，要求管内壁和下部的外壁不挂水珠。先用自来水冲洗，再用洗耳球吹出管内残留的水，然后将移液管尖插入洗液瓶内，再用洗耳球将洗液缓缓吸入移液管球部或吸量管全管约1/4处，用右手食指堵住移液管上口，将移液管横置，左手托住没沾洗液的下端，右手指松开，平转移液管，使洗液润洗内壁，然后将洗液由上口放回原瓶，再用自来水充分冲洗，最后用少量蒸馏水冲洗内壁2～3次即可。

2．容量瓶的洗涤:先用自来水冲洗内壁，倒出水后，内壁如不挂水珠，即可用少量蒸馏水润洗2～3次备用，否则必须用洗液洗。用洗液之前，将瓶内残留的水倒出，装入少量洗液，转动容量瓶，使洗液润洗内壁后，稍停一会儿，将其倒回原瓶，用自来水充分冲洗，最后再用少量蒸馏水冲洗2～3次即可。

3．滴定管的洗涤:滴定管分为酸式滴定管和碱式滴定管两种类型。一般用自来水冲洗，零刻度以上部位可用毛刷蘸洗涤剂刷洗，零刻度线以下部位如不干净，则不能用刷子刷洗，可用洗液洗(碱式滴定管应除去乳胶管，用橡胶头将滴定管下口封住)。少量的污垢可装入10mL洗液，双手平托滴定管的两端，不断转动滴定管，使洗液润洗滴定管内壁，操作时管口对准洗液瓶口，以防洗液外流。洗完后，将洗液分别由两端放出。如果滴定管太脏，可将洗液装满整根滴定管浸泡一段时间。为防止洗液漏出，在滴定管下方可放一烧杯。最后用自来水、蒸馏水洗净。

另外，光度法中所用的比色皿，是用光学玻璃制成的，也不能用毛刷刷洗，通常用合成洗涤剂或(1+1)硝酸洗涤后，再用自来水冲洗干净，然后用蒸馏水冲洗2～3次。

4．注意事项

(1)用碱液、浓盐酸或铬酸洗液洗涤仪器时，由于这些洗涤液具有很强的腐蚀性，切勿使洗涤液溅在衣服上、皮肤上或桌子上，可戴橡胶手套进行取用和洗涤操作。如不慎沾染皮肤，应立即用大量清水冲洗。用这些洗液洗涤仪器时不能用刷子刷洗。

(2)装铬酸洗液的瓶子应随时盖上瓶塞，防止洗液吸水，降低去污能力。

(3)仪器避免使用肥皂洗涤，更不能将肥皂与酸性洗涤液混合使用，否则生成的硬脂酸将粘在器壁上很难洗净。

(4)洗净的仪器内壁不应用布或滤纸擦拭，以免器壁上黏附纤维或油垢造成再次污染。

二、化学试剂及其规格

实验室常用的化学试剂的规格是以其中所含杂质多少来划分的，一般可分为四个等级，其等级和适用范围见表1－2－1。

表1－2－1　试剂的等级和适用范围

此外，还有各种专门用途的试剂，如基准试剂(primary standa rdsreagent)、生化试剂(biochemical reagent)、光谱纯试剂(spectrography mreagent)和色谱纯试剂(chromatography reagent)等。基准试剂(P．T．)的纯度相当于或高于优级纯，主要用作滴定分析中的基准物质，也可用于直接配制标准溶液。生化试剂(B．R．)适用于生物化学及医学化学实验。光谱纯试剂(S．P．)和色谱纯试剂(G．C．或L．C．)可分别作为光谱分析和色谱分析，但不能当作滴定分析的基准物质使用。

要根据所做实验的具体情况，使用相应级别的试剂，一般情况用化学纯(A．R．)即可。如果现有试剂的纯度不能满足某种实验的要求，应将试剂提纯后再使用，或者换用纯度较高的试剂。

根据要求，固体试剂装在广口试剂瓶中，液体试剂装在细口试剂瓶或带有滴管的滴瓶中，每个试剂瓶都贴有标签，以表明试剂的名称、纯度或浓度和配制日期。

三、实验室常用的加热和干燥仪器使用方法

(一)加热方法

1．直接加热:若实验中被加热的液体在较高温度下稳定且不易燃，可以把盛有待加热液体的容器直接用酒精灯等进行加热。实验室常用于直接加热的玻璃器皿，如烧杯、烧瓶、蒸发皿、试管等，能承受一定的温度，但不能骤冷骤热，因此在加热前必须将器皿外的水擦干，加热后也不能立即与潮湿的物体接触。

(1)试管加热:一般试管可用于液体或固体的直接火焰加热(图1－2－1)，加热时应注意以下几点:

①应该用试管夹夹住试管的中上部。②加热液体时，试管口应稍微向上倾斜，管口不要对着人，以防液体喷出将人灼伤。③应使液体各部分受热均匀。先加热液体的中上部，再慢慢往下移动，然后不时地摇动试管，以免由于局部过热、蒸气骤然产生将液体喷出管外，或因受热不均使试管爆裂。④加热固体时，试管口应稍微向下倾斜(图1－2－2)，以免凝结在试管口上的水珠回流到灼热的试管底部，使试管破裂。加热固体的试管可以用试管夹或用铁架台固定起来加热。

(2)烧杯、烧瓶、蒸发皿的加热:用烧杯、烧瓶和蒸发皿等这些玻璃器皿加热液体时，器皿要放在石棉网上，否则会因受热不均而破裂。

2．热浴间接加热:当被加热的物体需要受热均匀，而且受热温度又不能超过一定限度时，可根据具体情况，选择特定的热浴间接加热方法，见表1－2－2。

图1－2－1　试管中加热液体

图1－2－2　试管中加热固体

3．固体物质的灼烧:将固体物质加热到高温以达到脱水、分解或除去挥发性杂质、烧去有机物等目的的操作称为灼烧。灼烧的方法是将固体放在坩埚中，直接用燃气灯加热，或置于高温电炉中按要求温度进行加热。

表1－2－2　常用热浴加热

图1－2－3　玻璃干燥器

(二)干燥仪器及其使用方法

1．玻璃干燥器:玻璃干燥器的盖子和器体口均为磨口，为了保证干燥器密闭性，在磨口处均匀地涂上一层凡士林。干燥器中带孔的圆板将干燥器分为上、下两室，上室放被干燥的物品，下室放干燥剂。干燥剂不宜过多，约占下室的一半即可，否则可能玷污被干燥的物品(图1－2－3)。不同的干燥剂具有不同的蒸气压，常根据被干燥物的性质选用合适的干燥剂，最常用的干燥剂有硅胶、氧化钙、无水氯化钙、浓硫酸等。硅胶［最适合的吸湿环境为室温(20～32℃)，高湿度(60%～90%)］能吸水也能吸收残余的有机溶剂，是最常用的玻璃干燥器的干燥剂。

开启干燥器时，左手扶住干燥器，右手握住盖上圆球，向前推开干燥器盖，不可上提，见图1－2－4a。搬动干燥器时务必按图1－2－4b的方式，以防盖子滑落打碎。

a．开启方法　b．搬动方法
图1－2－4　玻璃干燥器的使用方法

玻璃干燥器干燥比较温和而且彻底。常用来保存易潮解的药品;对于经过高温灼烧干燥的物品为防止其吸水也需放置在干燥器中冷却至室温，如经高温灼烧后的坩埚，必须放在干燥器中冷却至室温，才能用天平称重，若直接放在空气中冷却，会吸收空气中的水蒸气而影响称量结果。

2．烘箱:烘箱(又称电热恒温箱)是实验室最常用的干燥、加热设备，用于室温至300℃范围内的恒温烘焙、干燥、热处理等操作。烘箱是利用电热丝隔层加热使物体干燥的设备，按照结构和加热方式的不同可分为普通电热恒温干燥箱、电热鼓风干燥箱和真空恒温干燥箱等。每一种类型的烘箱又有大小不同的型号。烘箱的种类很多，但结构基本相似，一般由箱体、电热系统和自主恒温控制系统三部分组成。

烘箱主要用于干燥玻璃仪器或烘干无腐蚀性、无挥发性、热稳定性较好的化学药品。

使用方法:①当物品放进箱内后，将玻璃门与外门关上。②接通电源，开启选温开关，档次一般为，使用温度为100以下开一档，100℃以上开二档，150℃以上开三档，200℃以上开四档，达到使用温度后开一档或二档。③开启加热开关，将控温旋钮顺时针旋至需要的温度(调节刻度牌上的刻度仅作参考)，此时红色指示灯亮，表示开始加热(若是鼓风干燥箱，可同时开启鼓风开关)。待红灯灭，绿灯亮，表示加热停止。待红、绿灯均自动熄灭，黄灯亮起，表示恒温。如需较为准确的加热温度，就要根据箱顶温度计温度高低将控温旋钮反复调整至所需温度。

注意事项:①不可烘易燃、易爆、有腐蚀性的物品。②一般玻璃仪器应先将水沥干后，才能放入烘箱。要从上往下依次放入，仪器口朝上，以免上面的水滴流到下面烘热的仪器上将其炸裂。温度一般控制在100～110℃。③操作人员必须经常照看，不能长时间离开。

3．电热真空干燥箱:电热真空干燥箱是在真空条件下对物品进行干燥和热处理等，可提供133Pa真空度，温度控制范围:50～200℃(温度波动度≤±1．0℃)。在真空下进行加热干燥有以下优点:①加热所需温度低。②避免物品加热时被空气中物质氧化。③加热过程中避免空气尘埃破坏。

使用方法:①用真空胶管将真空箱抽气嘴与真空泵连接。②将被干燥的物品放入工作室，箱门关上并将门锁锁紧。③开启电源开关，接通设备电源，然后开启真空开关并接通真空泵的工作电源，真空泵开始工作，当真空表指示值达到－0．1MPa(真空度133Pa)时，再继续抽真空20min后，将真空开关关闭，再切断真空泵的工作电源，使真空箱的工作室内保持真空状态。④将温度调节仪的温度设定在所需工作温度上，开启加热开关，工作室即可加热升温。⑤物品欲取出时，先开启充气开关，使空气徐徐放入工作室内，待真空表指示值为0时再将箱门打开即可。

注意事项:①可燃性和挥发性的化学物品切勿放入箱内。②如在使用过程中出现异常、气味、烟雾等情况，请立即关闭电源，由专业人员查看修理。③箱壁内胆和设备表面要经常擦拭，以保持清洁，增加玻璃的透明度。请勿用酸、碱或其他腐蚀性溶液来擦拭外表面。④设备长期不用，应拔掉电源线以防止设备损伤人。并应定期(一般一季度)按使用条件运行2～3d，以驱除电器部分的潮气，避免损坏有关器件。

四、溶液的配制

溶液的配制是实验工作的最基本的操作。化学实验中常配制的溶液有一般溶液、标准溶液和缓冲溶液等。

(一)一般溶液的配制

一般溶液的配制分三步:一是计算，根据要求计算出所需溶质和溶剂的量;二是称量，根据要求选择适当的仪器进行称量或量取试剂，将样品置于烧杯中;三是溶液配制，先用适量水溶解，再稀释至所需体积。

根据不同情况，具体有以下三种方法。

1．直接水溶法:对易溶于水而不发生水解的固体试剂，例如NaOH，H2C2O4，KNO3，NaCl等，配制其溶液时，可用托盘天平称取一定量的固体于烧杯中，加入少量蒸馏水，搅拌溶解后稀释至所需体积，再转移入试剂瓶中。

2．介质水溶法:对易水解的固体试剂，如FeCl3，SbCl3，BiCl3等，配制其溶液时，先加入适量一定浓度的酸(或碱)使溶质溶解，再以蒸馏水稀释，摇匀后转入试剂瓶。

在水中溶解度较小的固体试剂，在选用合适的溶剂溶解后，稀释，摇匀转入试剂瓶。例如固体I2，可先用KI水溶液溶解。

3．稀释法:对于液态试剂如HCl，H2SO4，HNO3，HAc等，配制其稀溶液时，先用量筒量取所需量的浓溶液，然后用适量的蒸馏水稀释。配制H2SO4溶液时需特别注意，应在不断搅拌下将浓H2SO4缓慢地倒入盛水的容器中，切不可将操作顺序颠倒。

4．在配制溶液时要注意以下几点:

(1)配制溶液时应根据对纯度和浓度的要求选择不同等级的试剂，不要超规格使用以免浪费。

(2)由于试剂溶解时常伴有热效应，溶解操作一定要在烧杯中进行，并用玻璃棒搅拌，但搅拌不能太剧烈，更不能使搅拌棒触及烧杯。试剂溶解时若有放热现象，或以加热促进试剂溶解，一定要等溶液冷却至室温后，再转入试剂瓶或定量转移到容量瓶中。

(3)配制饱和溶液时，所用溶质的量应稍多于计算值，加热促使其溶解，待冷却至室温并析出固体后即可使用。

(4)对于易氧化、易水解的盐，如SnCl2，FeSO4，不仅要防止其水解，同时溶液配好后还要加入相应的纯金属如锡粒、铁钉等，以防其因被氧化而变质。另外，一些易被氧化、还原的试剂，常在使用前临时配制或采取措施防止氧化或还原。

(5)易侵蚀或腐蚀玻璃的溶液，不能盛放在玻璃瓶内，如氟化物应保存在聚乙烯瓶中，氢氧化钠应保存在带橡皮塞的玻璃瓶中或最好盛放在聚乙烯瓶中。

(6)配制指示剂溶液时，需称取的指示剂量往往很少，可用分析天平称量，但只要读到两位有效数字即可。要根据指示剂的性质，采用合适的溶剂，必要时还要加入适当的稳定剂，并注意其保存期。配好的指示剂一般储存于棕色的试剂瓶中。

(7)配好的溶液必须标明药品名称、浓度、配制日期，标签应贴在试剂瓶的中上部。经常并大量使用的溶液，可先配制成浓度是使用浓度10倍的储备液，需要时取储备液稀释10倍即可。

以上注意事项不仅适用于一般溶液的配制，对于标准溶液和缓冲溶液同样适用。

(二)标准溶液的配制

标准溶液是指已知准确浓度的溶液。其配制方法有两种:直接法和间接法(标定法)。

1．直接法:用分析天平准确称取一定量的基准物质，溶于适量的水中，再定量转移到容量瓶中，用水稀释至刻度。根据称取试剂的质量和容量瓶的体积，计算它的准确浓度。

能用于直接配制或标定标准溶液的物质称为基准物质。作为基准物质必须具备下列条件:①物质的组成与化学式完全符合，若含结晶水，其含量也应与化学式相符。②物质的纯度足够高，一般要求纯度在99．9%以上。所含杂质不影响滴定反应的准确度。③性质稳定，在保存或称量过程中其组成不变。④试剂最好具有较大的摩尔质量，这样称量相同物质的量时质量较大，从而可减小称量误差。⑤参加滴定反应时，应按反应式定量进行，没有副反应。

常用的基准物质及干燥条件见表1－2－3。

表1－2－3　常用基准物质及其干燥条件

2．间接法(标定法):许多化学试剂由于它们的纯度或稳定性不够等原因，不能用直接法配制标准溶液。可先将它们配成近似浓度的溶液，然后再用基准物质或其他已知浓度的标准溶液进行标定，这种配制标准溶液的方法称为间接法或标定法。

需要注意的是:储存的标准溶液，由于水分蒸发，水珠凝于瓶壁，使用前应将溶液摇匀。如果溶液浓度有了改变，必须重新标定。对于自身性质不稳定的溶液应定期标定。

(三)缓冲溶液的配制

缓冲溶液是指加入少量的强酸、强碱或有限稀释或浓缩后，其自身的pH值基本不变的溶液。按照酸碱质子理论，缓冲溶液一般是由足够浓度的共轭酸碱对组成。

1．缓冲溶液的配制步骤和一般原则

(1)选择合适的缓冲对，使所配制的缓冲溶液的pH值在所选择的缓冲对的缓冲范围(pKa±1)内，且尽量接近弱酸的pKa，以使缓冲溶液具有较大的缓冲容量。

(2)缓冲溶液的总浓度要适当，一般在0．05～0．2mol·L－1之间。

(3)选定缓冲对后，根据公式pH=pKa+lg计算出所需共轭酸、碱的量。

(4)若要求精确配制时，可用pH计或精密pH试纸对所配制缓冲溶液的pH值进行校正。

2．实验室更简便实用的配制方法

(1)选择合适的缓冲体系。

(2)配制浓度等于所需缓冲液总浓度的共轭酸或共轭碱溶液。

(3)将pH计电极插入上述溶液中，滴加强碱或强酸溶液至其pH值达到所需数值。

3．配制缓冲溶液需要注意的事项

(1)所选择的缓冲对不能与反应物质作用，不得干扰样品相及主化学反应。药用缓冲溶液还必须考虑是否有毒性等。

(2)所用试剂必须使用二级以上纯度的试剂。

(3)实验用水选用新鲜蒸馏水。pH值大于6的缓冲溶液应用无CO2的水配制，并在储存期间防止CO2的侵入。

(4)储藏在抗腐蚀的玻璃或聚乙烯塑料瓶中。保存期一般为2～3个月，如出现浑浊、霉变、沉淀等变质现象应停止使用。

五、滴定分析主要仪器的使用和滴定操作

(一)滴定分析主要仪器

滴定分析法是最重要的化学分析法，它主要包括酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法和沉淀滴定法等。常用的滴定分析仪器有:量筒、试剂瓶、容量瓶、移液管(吸量管)、滴定管等。

1．量筒:量筒是一种外部有容积刻度的玻璃仪器，其精度比锥形的量杯好，二者都不能用于精确测量，只能用来测量液体的大致体积，也用来配制大量溶液。量筒(杯)有5，10，25，50，100，500和1000mL等规格。

量取液体时，视线要与凹液面底部切线平齐进行读数。量筒不能放入高温液体，也不能用于稀释硫酸或溶解氢氧化钠。

2．试剂瓶:一般为带有玻璃塞的细口瓶。有些试剂如KMnO4，AgNO3等溶液，见光易分解，因此这样的试剂应该保存在棕色的试剂瓶中。储放氢氧化钠等碱性溶液的试剂瓶，应该用橡皮塞。如用玻璃塞，则放置时间稍久，就会因玻璃被腐蚀而使塞与瓶紧紧地黏合在一起而无法开启。

试剂瓶只能储存而不能配制溶液。特别是不可用来稀释浓硫酸和溶解氢氧化钠，否则由于其产生大量的热而将瓶炸裂。试剂瓶是绝对不能加热的。

试剂配好以后，应立即贴上标签，注明品名、浓度及配制日期。长期保存时，瓶口上倒置一个小烧杯以防灰尘侵入。

3．容量瓶:容量瓶是一种细颈梨形的平底玻璃瓶，它用于把准确称量的物质配成准确浓度的溶液，或将准确浓度及体积的浓溶液稀释成准确浓度及体积的稀溶液。一般的容量瓶是“量入”式的(符号为In)，它表示在标明温度下，溶液充满到标线时，瓶内液体的体积与瓶上标明的体积相同。容量瓶常用的规格有10，25，50，100，250，500和1000mL等。精度级别分为A级和B级，国家规定的容量允差列于表1－2－4。容量瓶带有磨口的玻璃塞或塑料塞。玻璃塞可用细纱绳或塑料绳固定在瓶颈，绳子不要过长。平顶塑料塞可倒置于桌面。

表1－2－4　常用容量瓶的规格

容量瓶的使用方法及注意事项如下:

(1)容量瓶的检查:使用前先检查如下几项。①瓶塞是否漏水。②标线位置距离瓶口是否太近(标线以上的体积太小不利混匀)。如有上述情况的容量瓶不宜使用。检漏的方法是:加自来水至标线附近，一手用食指按住塞子，其余手指拿住瓶颈标线以上部分，另一手用指尖托住瓶底边缘(图1－2－5)，倒立约2min，如不漏水，将瓶直立，并将瓶塞旋转180°后，再同法倒立试验之，如还不漏水，即可使用。使用玻璃塞容量瓶时，瓶塞尽量不要触及瓶颈外壁，以免玷污。操作时，可用食指及中指夹住瓶塞的扁头朝外，见图1－2－6。

(2)容量瓶的洗涤:用铬酸洗液清洗内部，然后依次用自来水、蒸馏水清洗(切记不可用待装溶液润洗)。某些仪器分析实验中还需用硝酸或盐酸洗液清洗，具体方法可参见本书第一章第二节中“玻璃器皿的洗涤”。

(3)溶液的配制:将已准确称量的固体置于洁净的小烧杯中，加入适量纯水(或适当的溶剂)溶解(避免一次加入过多)，然后定量地转移至容量瓶中。如果固体不易溶解，可适当加热促进其溶解，但应注意冷却至室温后方可转入容量瓶内。转移时，要用玻璃棒引流(烧杯口应紧靠玻璃棒，棒的下端应靠瓶颈内壁，其上部不要碰瓶口，使溶液沿玻璃棒和内壁流入瓶内)，见图1－2－7。烧杯中溶液流完后，烧杯不要直接离开玻璃棒，而应在烧杯扶正的同时使杯嘴沿玻璃棒上提1～2cm，随后烧杯即离开玻璃棒，再将玻璃棒放回烧杯(这样可避免杯嘴与玻璃棒之间的一滴溶液流到烧杯外)。用洗瓶吹洗玻璃棒和烧杯内壁，如前法将洗涤液转移至容量瓶中，一般应重复5次以上，以保证定量转移。当加水至容量瓶约3/4容积时，用手指夹住瓶塞，将容量瓶拿起，朝同一方向旋转摇动几周，使溶液初步混匀(因为此时空间较大，混匀的效果较好，但注意此时不能加塞倒立摇动)。继续加水至距离标线约1cm，等1 ～2min，使附在瓶颈内壁的溶液流下后，再用滴管加水(能熟练使用洗瓶的操作者也可直接用洗瓶加水)。注意滴管加水时，勿使滴管触及溶液和容量瓶。加水到溶液的弯月面下缘与标线上缘相切为止(有色溶液亦同)。盖紧瓶塞，按图1－2－5的姿势，倒转容量瓶，使气泡上升到顶部后，再摇动数次，如此反复10次左右。放正容量瓶(此时因一部分溶液附于瓶塞附近，瓶内液面略低于标线，不应补加水至标线)，打开瓶塞，使瓶塞周围溶液流下，重新塞好塞子后，再倒转振荡1～2次，使溶液全部混匀。

图1－2－5　检漏操作

图1－2－6　夹住瓶塞操作

图1－2－7　液体转移

(4)用容量瓶稀释溶液:如用容量瓶稀释溶液，则用吸管移取一定体积溶液于容量瓶中，加水稀释至标线，其余操作同前。

(5)溶液的保存:容量瓶不宜长期存放试剂溶液。配好的溶液如需保存，应转移至磨口试剂瓶中，不要将容量瓶当作试剂瓶使用。

(6)容量瓶的存放:容量瓶用毕，应立即用水冲洗干净。如长期不用，应用纸片将磨口隔开，否则玻璃塞将来可能不易打开。

容量瓶不得在烘箱中烘烤，也不能在电炉等加热器上直接加热。当需使用干燥的容量瓶时，可将容量瓶洗净后，用乙醇等有机溶剂荡洗后晾干或用电吹风的冷风吹干。

注意事项:①尽量避免手温对容量瓶中溶液体积的影响，特别注意不能用手掌托住容量瓶底部。②当稀释不慎超过了标线，不得将超过标线的溶液吸出弃去，应全部弃去，重新配制。

4．吸管:吸管分为移液管(也称无分度吸管)和吸量管(也称分度吸管)两种。

(1)移液管:移液管是用于准确移取一定体积溶液的量出式(符号为Ex)玻璃量器，正规名称是“单标线吸量管”，习惯称为移液管。移液管是中间有膨大部分(球部)的玻璃管。球部上下两端的管颈细长，管颈上端刻有环形标线。在标明的温度下吸入溶液，使溶液的弯月面下缘与标线上缘相切，让溶液按一定方法自由流出，则流出的溶液的体积与管上所标明的体积相同。实际上两者的体积可能稍有差异，在要求较高的实验中可作校正。常用移液管的容积有5，10，25和50mL等规格(图1－2－8a)。

(2)吸量管:分度吸管又称吸量管，它是带有分度的量出式量器，可以根据刻度吸取所需体积的溶液。常用的吸量管有1，2，5，10mL等规格(图1－2 －8b，c)。吸量管的准确度不如移液管，如欲准确移取溶液，应尽可能使用移液管，吸量管主要在光度法实验中使用。

图1－2－8　移液管和吸量管

(3)移液管(吸量管)的使用方法

◆洗涤:使用前，移液管应洗至整个内壁和外壁不挂水珠，先用自来水冲洗移液管外壁，然后右手拿移液管将移液管尖插入洁净的盛有自来水的烧杯中，左手握洗耳球将自来水缓缓吸入移液管球部或吸量管全管约1/4处，用右手食指堵住移液管上口，将移液管横置，左手托住下端，右手指松开，平转移液管，使液体润洗内壁，然后将自来水由下口放出(如果吸管较脏可依法用铬酸洗液清洗，洗液用后要放回原洗液瓶，并用大量自来水冲洗移液管)。最后用蒸馏水依上法清洗内壁2～3次即可。干净的移液管应放在吸管架上，以免玷污。

◆润洗:移取溶液前，先用滤纸将尖端内外的水除去，然后用少量待移溶液润洗2～3次，润洗方法同上述洗涤方法。吸入溶液时要注意勿使溶液回流到试剂瓶中，以免稀释溶液(直接用干燥或用待移液润洗过的烧杯盛少量待移液)。润洗吸管时，应使溶液浸润至吸管标线略高一些的管颈，但注意不要让溶液流至上管口。润洗过的溶液应从吸管下口流出弃去。

◆溶液的移取:移液管经润洗后，可以直接插入待移液液面下1～2cm深处。注意不要伸入太浅，以免液面下降后造成吸空;也不要伸入太深，以免移液管外壁附有过多的溶液。吸液时将洗耳球紧按在移液管上口(图1－2－9)，并注意容器中液面和吸管尖的位置，应使移液管尖随液面下降而下降。在使用洗耳球时要注意先捏洗耳球驱出其中的空气，再对准移液管上口以吸取溶液，不得先将洗耳球对住移液管后再捏洗耳球，造成在溶液中鼓泡。当液面上升至标线以上时，迅速移去洗耳球，并用右手食指按住管口(食指最好是潮而不湿)，左手改拿被吸液的容器。将移液管提离液面(管外壁液滴靠落容器内)，然后将容器倾斜约45°，竖直吸管，移液管尖应与器壁紧贴(注意不要悬空调节液面)，微微松动右手食指，使液面缓缓下降，平视标线，待溶液弯月面下缘与标线上缘相切时，立即按紧管口。将移液管插入接受容器，移液管竖直，接收器倾斜约45°，流出时管口接触接受容器内壁，放开食指(图1－2 －10)，使溶液沿内壁自然流下(注意中途管尖不应离壁)，待下降的液面静止后，再停留15s，取出移液管。除非少数移液管在管身特别注有“吹”字，否则管尖最后留有的少量溶液不应吹入接受容器，因为在检定移液管时，未将此部分溶液体积计入。

吸量管的使用方法与移液管相似，但使用吸量管时还应注意，有的吸量管的分刻度刻到末端收缩部分(图1－2－8b)，有的只刻到距尖端1～2cm处(图1－2－8c)。在同一实验中，应尽可能使用同一根吸量管的同一段，通常尽可能使用上面部分，而不用末端收缩部分。例如用5mL的吸量管移取3 mL溶液，通常让溶液自0流至3mL，而避免从2mL分刻度流到末端。

图1－2－9　吸液操作

图1－2－10　放液操作

注意事项:①为避免引起稀释或玷污，也可将部分溶液转移到已洗净的干烧杯中，烧杯也应用待吸液润洗3次。烧杯应加盖表面皿，并注意最好在临用前才转到烧杯，以免待吸液挥发或被污染。②用吸管转移溶液，只考虑由吸管流出溶液的体积，如果吸管外壁附有过多的溶液(特别是挂有水珠)，这些额外的溶液也同时进入接受容器，势必引进误差。

5．滴定管:滴定管是滴定时准确测量流出标准溶液体积的玻璃量器。滴定管一般分为两种:一种是下端带有玻璃旋塞的酸式滴定管(图1－2－11a);另一种是用于盛放碱液的碱式滴定管(图1－2 －11b)，碱式滴定管下端连接一段乳胶管，内放玻璃珠以控制溶液流出速度，乳胶管下端再连接一个尖嘴玻璃管。

酸式滴定管用来装酸性、中性及氧化性溶液，但不适宜装碱性溶液，因为碱性溶液能腐蚀玻璃，放置久了，旋塞不能转动。碱性滴定管用来装碱性及无氧化性溶液，凡能与橡皮起反应的溶液，如高锰酸钾、碘和硝酸银等溶液，都不能装入碱式滴定管。在一般的滴定分析中，因为酸式滴定管操作比较灵活、方便，所以除了强碱溶液外，一般均采用酸式滴定管进行滴定。

图1－2－11　滴定管

最常用的是50，25mL容积的滴定管，其最小刻度是0．1mL，最小刻度间可估读至0．01mL。此外，还有容积为10，5，2，1mL的半微量和微量滴定管。

(1)酸式滴定管(简称酸管)的准备

◆检查:一支新的酸式滴定管在使用前应先检查外观和旋塞与旋塞套的密合性，具体方法:将旋塞拔出用水润湿后插入旋塞套内，管中充水至最高标线，垂直挂在滴定台上，5min后漏水应不超过一个分度(50mL的滴定管的分度值为0．1mL)。如果漏水过多该酸管密合性不好不宜使用。

◆涂油:为了使玻璃旋塞转动灵活并防止漏水，需将旋塞涂油(凡士林或真空活塞油脂)。操作方法如下:

A．取下旋塞小头处的小橡皮套圈，再取出旋塞。用滤纸片将旋塞和旋塞套上的水和油脂擦干净，擦拭活塞套时可将滤纸片卷在玻璃棒上进行操作。

B．用玻璃棒将油脂薄而均匀地涂抹在旋塞套小口内侧(图1－2－12)，用手指将油脂涂抹在旋塞的大头上(图1－2－13)。油脂涂得太少，旋塞转动不灵活;涂得太多，旋塞孔容易被堵塞。油脂涂得不好还会漏水。

图1－2－12　涂油操作(Ⅰ)

图1－2－13　涂油操作(Ⅱ)

C．将旋塞插入旋塞套中，插时旋塞孔应与滴定管平行，径直插入旋塞套，不要转动旋塞，这样可以避免将油脂挤到旋塞孔中。然后，向同一方向不断旋转旋塞，并轻轻用力向旋塞小头部分挤，以免来回移动旋塞，直至旋塞呈均匀的透明状态，油脂层中没有纹路。最后将橡皮圈套在旋塞的小头部分沟槽上。

◆检漏:将滴定管装满水，竖直夹在滴定台上静置2min，观察旋塞周围及管尖处有无水渗出。若无漏水现象，则将旋塞旋转180°，再竖直夹在滴定台上静置2min，观察旋塞周围及管尖处有无水渗出。如果漏水，则应重新进行涂油操作。如再经涂油，且操作正确，还出现漏水现象，这可能是滴定管本身的质量问题，只好更换。

若旋塞孔或出口管尖被油脂堵塞，可将它插入热水中温热片刻，然后打开旋塞，使管内的水突然流下，冲出软化油脂。必要时取出旋塞，用螺旋状细金属丝将油脂带出，重新涂油。

◆洗涤:具体洗涤方法见本书第一章第二节中“玻璃器皿的洗涤”部分。洗净的滴定管夹在滴定台上备用。

(2)碱式滴定管(简称碱管)的准备:使用前，应检查乳胶管是否老化、变质。检查玻璃珠是否呈完整球状，玻璃珠的大小是否合适。玻璃珠过大，不便操作;玻璃珠过小，则会漏水。如不合要求，应及时更换。洗涤方法见本书第一章第二节中“玻璃器皿的洗涤”部分。

(3)操作溶液的装入

◆装液注意事项

A．将溶液装入滴定管前，应将试剂瓶或容量瓶中的溶液摇匀，使因蒸发而凝结在瓶内壁上的水珠混入溶液。当天气较热、室温变化较大或溶液放置时间较长时，尤需注意先行摇匀溶液。

B．混匀后的操作溶液一般直接倒入滴定管中，而不借助漏斗等其他器皿，否则既浪费操作液又增加污染的机会。必要时(如试剂瓶太大、小容量滴定管管口较小、公用操作液等)也可先将操作溶液转移入烧杯(宜用干燥、洁净的烧杯，并用操作液洗三次，盖上表面皿)，再倒入滴定管。转移溶液至滴定管时，用左手前三指持滴定管上部无刻度处，并稍倾斜，右手拿住试剂瓶，向滴定管倒入溶液。如用小试剂瓶，右手可握住瓶身(试剂瓶标签应向手心)，倾倒溶液于管中。如遇大试剂瓶或容量瓶，可将瓶放在桌沿，手拿瓶颈，使瓶倾斜让溶液慢慢倾入管中。

C．尽量避免溶液倒在管外以及流在皮肤和衣服上，如不小心将有腐蚀性的液体溅在皮肤上应按照实验室安全操作规则及时处理。

◆操作液润洗:在正式装入操作溶液时，应用操作溶液先将滴定管润洗2～3次。关闭旋塞，倒入操作液(每次用10mL左右)，润洗时两手平托滴定管，边转动边倾斜管身，使溶液洗遍全部内壁，然后打开旋塞将润洗液从下管口放出。每次洗涤尽量放干残留液。对于碱管，应特别注意玻璃珠下方的洗涤。最后，关好旋塞(注意应使旋塞柄与管身垂直)，倒入操作液直至充满到0刻度以上为止。

图1－2－14　碱式滴定管排气泡

◆排气泡:滴定管充满溶液后，应检查旋塞下部与玻璃尖嘴部分是否留有气泡。酸管的气泡一般容易看出，碱管的乳胶管部分可对着光线较强的地方进行观察。当有气泡时，右手拿滴定管上部无刻度处，并使滴定管倾斜30°，左手迅速打开活塞，使溶液冲出管口，反复数次，一般可以除去气泡。如仍不能使溶液充满，可能是出口管未洗净，必须重洗。为了排除碱管中的气泡，右手拿住管身上端，并使管身稍向右倾斜，左手指捏住玻璃珠部位，使乳胶管向上弯曲翘起，捏挤乳胶管，使气泡随溶液排出(图1－2－14)，再一边捏乳胶管一边把乳胶管放直(乳胶管弯曲的自然状态)，注意待乳胶管放直后，再松开拇指和食指，否则出口管仍会有气泡。除气泡后，重新补充溶液至0刻度以上。

(4)滴定管的读数:滴定管读数前，应注意管出口嘴尖外有无挂着水珠。若滴定前发现挂有水珠，应先除去;如滴定后发现挂有水珠，说明操作有误或滴定管仍有轻微漏水，这时是无法读准确的。一般读数应遵守下列原则:

◆读数时一般应将滴定管从架上取下，用右手大拇指和食指捏住滴定管上部无刻度处，必要时其他手指从旁辅助，使滴定管保持垂直，然后再读数。滴定管夹在架上很难确保管的垂直，也不容易保证视线的水平。

◆由于水的内聚力小于水和器壁的附着力，因而使滴定管内的液体表面形成凹月面，当光进入玻璃和水或其他液体时，都会产生一定角度的反射和折射，因此，当我们观察液体在滴定管内弯月面时，往往看到好几层。在自然光和日光灯照射下，较明显的是三层阴影带。读数时，应读弯月面下缘实线的最低点，视线应与弯月面下缘实线的最低点在同一水平上(图1－2－15)。对于有色溶液，如颜色过深，则其弯月面不够清晰，读数时，可读液面两侧的最高点。例如，对KMnO4，I2等有色溶液的读数就可采取这种办法。但一定要注意初读数与终读数采用同一方法读数。

◆在滴定管装满或放出溶液后，必须等1～2min(注意关好活塞，并观察有无漏水)，使附着在内壁的溶液流下来后再读数。如果放出液的速度较慢(如接近终点时)，等0．5～1min后即可读数。每次读数前，都要看一下管壁有没有挂水珠，管的出口尖嘴处有无悬挂液滴，管嘴有无气泡。

◆必须读到小数点后第二位，即要求估读到0．01mL。

图1－2－15　读数视线位置

图1－2－16　用读数卡读数

◆初学者可采用黑白纸板练习读数。读数时，将纸板放在滴定管背后，使黑色部分在弯月面下约1mm处(图1－2－16)，此时即可看到弯月面的反射层全部成为黑色，然后，读此黑色弯月面下缘的最低点。对有色溶液需读其两侧最高点时，要用白色纸板作背景。熟练了读数方法后，可不再借助黑白纸板。

(5)滴定管的操作方法:进行滴定时，应将滴定管垂直地夹在滴定管架上。使用酸管时，左手握滴定管，无名指和小指向手心弯曲，无名指轻轻靠住出口玻璃管，拇指和食指、中指分别放在活塞柄上、下，控制活塞的转动(图1－2－17)。应该注意，不要向外用力，以免推出活塞造成漏水，应使活塞稍有一点向手心用力。当然也不可过分向里用力，以免造成活塞转动困难。使用碱管时，仍以左手握管，拇指在前食指在后，其他三指傍住出口管，用拇指和食指捏住玻璃珠右上方部位(图1－2－18)，往右边挤压乳胶管，使玻璃珠移向手心一侧，这样使溶液可从玻璃珠旁空隙处流出(图1－2－19)，注意不要从相反方向用力捏玻璃珠的中心位置，不要使玻璃珠上下移动，也不要捏玻璃珠下部胶管，以免空气进入而形成气泡，影响读数。

(二)滴定操作

无论使用酸管还是碱管，都必须掌握三种滴液的方法:①连续滴加的方法，但不形成连续的水流，即“见滴成线”;②控制一滴一滴加入的方法，要做到需一滴就只加一滴，不能滴出一滴后滴定管的尖端仍挂有液滴;③学会使液滴悬而不落，只加半滴，甚至不到半滴的方法。

滴定时，滴定反应可在锥形瓶中或烧杯中进行。在锥形瓶中进行时，用右手拇指、食指和中指拿住锥形瓶，其余两指辅助在下侧，使瓶底离滴定台2～3cm，滴定管下端伸入瓶口内约1cm。左手握住滴定管，按前述方法，边滴加溶液，边用右手摇动锥形瓶。两手

操作姿势如图1－2－17和1－2－18所示。

图1－2－17　酸式滴定管的操作

图1－2－18　碱式滴定管的操作

图1－2－19　碱式滴定管放液

进行滴定操作时，还应注意如下几点:①最好每次滴定都从0．00或接近0开始，这样可以消除滴定管不同段间引起的误差。②滴定时，左手不能离开活塞，不能“放任自流”。③摇动锥形瓶时，应微动腕关节，使溶液向同一方向旋转，不能前后摇动，不应听到滴定管下端与锥形瓶内壁的撞击声，避免溶液溅出。摇瓶时不能摇得太慢，要求有一定的速度，使滴入的试液与瓶内溶液快速、及时、充分地混合。④滴定时，要注意观察滴落点周围颜色的变化，不要只注意滴定体积的变化，而不顾滴定反应的进行情况。⑤滴定速度的控制。

图1－2－20　碘量瓶

图1－2－21　在烧杯中的滴

一般在开始时，滴定速度可稍快，呈“见滴成线”，这时的速度约10mL·min－1，即3～4滴·s－1。接近终点时，用洗瓶吹洗一下锥形瓶内壁，每加一滴旋摇几下，使反应充分进行后再加一滴。最后是每次只加半滴，加半滴溶液时，使溶液悬挂在滴定管出口上，用锥形瓶内壁将其沾落，再用洗瓶吹少量水将附于锥形瓶壁上的溶液冲下去，旋摇几下，观察颜色变化。如此反复，直至终点。

滴定通常都在锥形瓶中进行，而溴酸钾法、碘量法(滴定碘法)等最好在碘量瓶中进行反应和滴定。碘量瓶是带有磨口玻璃塞和水槽的锥形瓶(图1－2－20)，喇叭形瓶口与瓶塞柄之间形成一圈水槽，槽中加纯水可形成水封，防止瓶中溶液反应生成的气体(Br2，I2等)逸失。反应一定时间后，打开瓶塞，水即流下并同时冲洗瓶塞和瓶壁，接着进行滴定。

配位滴定有时在烧杯中进行，这样方便于检测、调节pH值。在烧杯中滴定时，将烧杯放在滴定台上，调节滴定管的高度，使其下端伸入烧杯内约1cm。滴定管下端应在烧杯中心的左后方处(放在中央影响搅拌;离杯壁过近不利搅拌均匀)。左手滴加溶液，右手持玻璃棒搅拌溶液，如图1－2－21所示。玻棒应作圆周搅动，尽量不要碰到烧杯壁和底部。当滴至接近终点只滴加半滴溶液时，可用玻棒下端沾下悬挂的半滴溶液于烧杯中搅匀。其余操作同前所述。

滴定结束后，滴定管内的溶液应弃去，不要倒回原瓶，以免玷污操作溶液。洗净的滴定管，用蒸馏水充满全管，夹在滴定管架上，上口用一微量烧杯或试管罩住，备用，或倒尽水后收在仪器柜中。

六、蒸馏

蒸馏是一个将物质蒸发、冷凝其蒸气，并将冷凝液收集在另一种容器中的操作过程。当混合物中各组分的沸点不同时，可用蒸馏的方法将它们分开，所以蒸馏是分离、提纯液态有机化合物的常用方法。蒸馏可分为常压蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏和分馏。下面就前两种蒸馏方法分别作简单介绍。

(一)常压蒸馏及沸点测定

常压蒸馏简称为蒸馏，是蒸馏中最简单的一种方法，通过蒸馏还可以测出化合物的沸点，所以对有机化合物的鉴定具有一定的意义。

1．基本原理:每种纯的液体物质在一定温度下具有一定的蒸气压，这是由液体的本性决定的，而且在温度和外压一定时都是常数。一般来说，液体的蒸气压随着温度升高而增大，当液体的蒸气压增大到与外界施于液面上的总压力(通常为大气压力)相等时，就有大量气泡从液体内部逸出，即液体沸腾。这时的温度称为液体在此压力下的沸点。显然沸点与外压大小有关。通常所说的沸点是指在101．3kPa压力下液体的沸腾温度。例如水的沸点为100℃，就是指在101．3kPa压力下，水在100℃时沸腾。在非标准大气压下测的沸点应注明压力。例如在47．3kPa时水在80℃沸腾，这时水的沸点可以表示为80℃/47．3kPa。

纯的液体物质在一定的压力下具有一定的沸点，不同的物质沸点不同。蒸馏操作就是利用不同物质的沸点差异对液态混合物进行分离和纯化。所谓蒸馏就是将液体加热至沸变为蒸气，再将蒸气冷凝为液体并将冷凝液收集在另一种容器中的操作过程。如将沸点差别较大(至少30℃以上)的液态混合物蒸馏时，沸点较低者先蒸出，沸点较高的随后蒸出，不挥发的留在蒸馏瓶内，从而使混合物得以分离和提纯。但沸点比较接近的混合物蒸馏时，各物质的蒸气将同时被蒸出，简单蒸馏难以将它们分离，只能借助于分馏。在常压下进行蒸馏时，由于大气压往往不恰好是101．3kPa，因而严格说来应对观察到的沸点加以校正，但由于偏差一般都很小，即使大气压相差2．7kPa，这项校正值也不过±1℃左右，因此可忽略不计。

纯液态有机化合物在蒸馏过程中沸点范围(沸程)很小，为0．5～1℃，而混合物的沸程较大，所以蒸馏可以用来测定物质的沸点，检验物质的纯度。需要指出的是，具有固定沸点的液体不一定都是纯的化合物，因为某些有机化合物常和其他组分形成二元或三元共沸混合物，它们也有固定的沸点。由于共沸混合物在气相中的组分含量与液体中的一样，故用蒸馏的方法不能进行分离。用蒸馏法测定沸点叫常量法，此法样品用量较大，要10mL以上。若样品不多，可采用微量法。

蒸馏操作是实验室中常用的实验技术，除了可以分离液体混合物和测定沸点外，实验室还常用来提纯液体及低熔点固体，以除去不挥发性的杂质;回收溶剂，或蒸出部分溶剂以浓缩溶液。

2．蒸馏操作

(1)常量法蒸馏及沸点测定

蒸馏装置及安装:实验室常用的蒸馏装置主要有下列三部分组成(图1－2－22):

图1－2－22　由非磨口仪器和磨口仪器组成的常压蒸馏装置

蒸馏瓶:蒸馏瓶一般为带支管的或磨口的圆底烧瓶，为加热容器。液体在瓶内受热气化，蒸气经支管或蒸馏头的侧管进入冷凝管。蒸馏瓶的大小应由待蒸馏液体的体积来决定，通常蒸馏物液体的体积不超过蒸馏瓶容积的2/3，也不少于1/3。

冷凝管:冷凝管的作用是将蒸气冷凝为液体。冷凝管有空气冷凝管和水冷凝管两种。液体沸点高于140℃的用空气冷凝管;低于140℃的用水冷凝管。冷凝管的形状很多，常用的为直形冷凝管和球形冷凝管，冷凝管下端为进水口，用橡皮管接自来水龙头，上端为出水口，套上橡皮管引入水槽中。上端出水口应向上，以保证套管内充满水。

接收器:包括接液管和接收瓶(锥形瓶或圆底烧瓶)组成，收集冷凝后的液体。两者不可用塞子塞紧，应与大气相通，否则成为密闭系统可能导致爆炸。

仪器的安装顺序应先从热源开始，自下而上，从左到右，依次安放铁圈或三脚架、石棉网，然后安装蒸馏瓶。注意瓶底应距石棉网1～2mm，不要触及石棉网。蒸馏瓶用铁夹垂直夹好，装上蒸馏头和温度计。在安装温度计时，应使温度计的水银球上沿和蒸馏头侧管的下沿在同一水平面上。调整冷凝管的位置，使其与蒸馏头侧管同轴，然后再松开固定冷凝管的铁夹，使冷凝管沿此轴移动与蒸馏头连接。铁夹不应夹得太紧或太松，以夹好后稍用力尚能转动为宜。在冷凝管尾部通过接液管连接接收瓶。仪器要安装的整齐牢固，不论从正面或侧面观察，装置中各仪器的轴线都要在一条直线上。所有铁夹和铁架台应尽可能整齐地放在仪器的后面。除接液管与接收瓶之间外，整套装置中的各部分都应装配紧密，不漏气。

(2)蒸馏操作

加料:将待蒸馏液通过玻璃漏斗(或取下蒸馏瓶)小心倒入蒸馏瓶中，要注意不使液体从支管流出。

加沸石或毛细管:向蒸馏瓶中加入2～3粒沸石或一端封口的毛细管。沸石通常可由未上釉的瓷片敲成米粒大小的碎片制得。沸石和毛细管的作用是形成气化中心，避免液体因过热而暴沸，保证蒸馏能平稳地进行。但要注意，沸石应在加热前加入。当加热后发现未加沸石，应先移去热源，待液体冷至沸点以下再补加，千万不能匆忙加入。因为在液体沸腾时投入沸石，会引起剧烈暴沸，液体易冲出瓶外发生危险。如中途停止蒸馏，恢复蒸馏前也应再加入沸石。

塞好带温度计的塞子，将仪器固定好。用水冷凝管时，先开启冷凝水，调节好水流大小后进行加热。

加热:开始加热时应先用小火加热，然后逐渐调大火焰，同时应观察液体气化的情况。液体沸腾后，便可观察到蒸气逐渐上升，当上升到温度计水银球周围时，温度计汞线急剧上升，这时应适当调小火焰，使加热速度减慢，控制蒸馏速度以1～2滴·s－1为宜。在整个蒸馏过程中，应使温度计水银球上经常有被冷凝的液滴，以保持气液两相平衡，此时温度计的读数就是液体(馏出液)的沸点。另外，在蒸馏过程中，一定要控制好馏速，否则，热源太强，馏速过快会出现过热现象，使沸点偏高;反之，馏速过慢，温度计水银球不能被蒸气充分浸润而使读得的沸点偏低或不规则。

观察沸点及收集馏液:在蒸馏前，至少要准备两个接收瓶。因为在达到所需要物质的沸点前，常有低沸点物先蒸出，这部分馏液称为“馏头”或“前馏分”。前馏分蒸完，温度趋于稳定后，蒸出的即为较纯的物质，这时应更换另一个洁净干燥的接收瓶，并记下这部分液体开始馏出时和最后一滴时温度计的读数，为该馏分的沸程(沸点范围)。如维持原来的加热温度则无液体馏出，温度计读数突然下降，这时应停止蒸馏。但要注意，无论蒸馏何种液体都不允许蒸干，至少要在留1mL左右的液体时停止加热，以免蒸馏瓶破裂或发生其他意外事故。

蒸馏完毕，应先移去热源，再停冷凝水，然后按与安装仪器时相反的顺序拆卸。

(二)减压蒸馏

1．基本原理:减压蒸馏是分离和提纯有机化合物的常用方法之一。它特别适用于那些在常压下沸点较高，或在常压蒸馏时易发生分解、氧化、聚合等反应的热敏性有机化合物的分离提纯。一般把低于一个大气压的气态空间称为真空，因此，减压蒸馏也称真空蒸馏。

液体的沸点是指它的蒸气压等于外界大气压时的温度。当外界压力降低时，沸点也会随着降低。因此如用真空泵连接盛有液体的容器，使液体表面上的压力降低，即可降低液体的沸点。这种在较低压力下进行蒸馏的操作称为减压蒸馏。

每种纯液态有机物在不同压力下都对应有不同的沸点。表1－2－5列出了一些有机化合物在常压与不同压力下的沸点。在对某一化合物进行减压蒸馏之前，要在相应文献或手册上查出其在所选择的压力下的相应沸点。若在文献中查不到此数据，可以由下式近似求出:

p为蒸气压，T为沸点(绝对温度)，A、B为常数。如以lgp为纵坐标，1/T为横坐标作图，可以近似地得到一直线。A和B的数值可从两组已知的压力和温度算出，再将所选择的压力代入上式中，即可算出液体在该压力下的沸点。

表1－2－5　某些有机化合物在常压和不同压力(kPa)下的沸点(℃)

另外，还可以通过p－T关系图(图1－2－23)来查找，即从某一压力下的沸点近似地找到另一压力下的沸点。方法是在B线上找出物质的正常沸点，再在C线上找出系统压力，两点连线并延长交至A线，此交点所示温度即为该物质在该压力下的沸点。

图1－2－23　液体在常压、减压下的沸点的近似关系

压力对沸点的影响还可以作如下估算:从大气压降至3．332kPa时，高沸点(250～300℃)化合物的沸点随之下降100～125℃;当大气压在3．332kPa以下时，大体上压力每相差0．133kPa，沸点相差1℃。

当要进行减压蒸馏时，预先粗略地估计相应的沸点，对具体操作和选择合适的温度与热浴有一定的参考价值。

一般把压力范围划分为几个等级:

“粗”真空(760～10mmHg，101～1．33kPa)，一般可用水泵获得。

“中度”真空(10～0．001mmHg，1．33～1．33×10－4kPa)，可用油泵获得。

“高”真空(＜10－3mmHg，低于1．33×10－4kPa)，可用扩散泵获得。

2．实验操作

(1)减压蒸馏装置:图1－2－24(a)、(b)是常用的减压蒸馏系统。整个系统可分为蒸馏、抽气(减压)、保护和测压装置三部分。

图1－2－24　减压蒸馏的装置

◆蒸馏部分:由圆底烧瓶和克氏蒸馏头(为避免减压蒸馏时瓶内液体由于沸腾而冲入冷凝管中)组成减压蒸馏瓶A。在克氏蒸馏头带有支管的一颈中插入温度计;另一颈中插入一根末端拉成毛细管C的厚壁玻璃管，毛细管的下端要伸到距瓶底1～2mm，用以代替沸石。毛细管上端连有一段带螺旋夹的橡皮管D。螺旋夹用以调节进入空气的量，使有极少量的空气进入液体，呈微小气泡冒出，作为液体沸腾的气化中心，使蒸馏平稳进行。接收器B要用耐压的圆底烧瓶，绝不能用平底烧瓶或锥形瓶，更不能用有裂缝的仪器，以免发生内向爆炸。收集不同的馏分而不中断蒸馏，可用多尾接液管(图1－2－25)，多尾接液管的支管用橡皮塞与圆底烧瓶连接起来。转动多尾接液管，就可使不同的馏分流入指定的接收器中。

根据蒸出液体的沸点不同，选用合适的热浴和冷凝管。一般要控制热浴的温度比液体的沸点高20～30℃。为使加热温度均匀平稳，减压蒸馏中常选用水浴或油浴。蒸馏沸点较高的液体时，最好用石棉绳或石棉布包裹蒸馏头和蒸馏瓶的上部，以减少散热。

◆抽气部分:实验室通常用水泵或油泵进行减压。若不需要很低的压力，可用水泵。

水泵系用玻璃或金属制成(图1－2－26)，其效能与其构造、水压及水温有关。水泵所能达到的最低压力(极限真空度)受水的饱和蒸气压的限制。当水温为6～8℃时，水泵的真空度可达0．93～1．07kPa;在夏天，若水温为30℃，则其真空度为4．2kPa。不同温度下水的饱和蒸气压可见相关数据手册。

图1－2－25　多尾接液管

图1－2－26　水泵

现在实验室常用一种循环水真空泵，它甚至还可以提供冷凝水，这对用水不易保证的实验室更为方便、实用。但无论是用哪种水泵，都应在水泵前装上安全瓶E，安全瓶由耐压的抽滤瓶或其他广口瓶装置而成，瓶上的两通活塞供调节系统内压力及防止水压骤然下降时，水泵的水倒吸入接收器中。停止蒸馏时要先放气，然后关水泵。

若要求压力很低时，就要用油泵，好的油泵能抽至真空度为0．0133kPa(0．1mmHg)。油泵的效能取决于其机械结构以及油的好坏(油的蒸气压必须很低)，使用时必须十分注意油泵的保护，不要使有挥发性的有机溶剂、水或酸性蒸气进入泵内。易挥发的有机溶剂蒸气被油吸收后，就会增加油的蒸气压，降低真空效能;酸性蒸气会腐蚀油泵的机件;水蒸气会使油成乳浊液，破坏油泵的正常工作。为了保护油泵，必须在接收器和油泵之间安装吸收装置。

◆保护及测压装置部分:当用油泵进行减压时，为了防止易挥发的有机溶剂、酸性物质和水气进入油泵，油泵与接收器之间除连接安全瓶外，还须顺次安装冷却阱和几种吸收塔。冷却阱的构造如图1－2－27所示，将它置于盛有液氮或冰－水或冰－盐或干冰等冷却剂的广口保温瓶中可冷凝水蒸气和一些挥发性物质。吸收塔又称干燥塔，通常设2～3个，这些干燥塔中分别装无水氯化钙(或硅胶)、粒状氢氧化钠、石蜡片，用以吸收水分、酸性蒸气及烃类气体。

实验室通常用水银压力计(图1－2－28)来测量减压后的系统压力，水银压力计有开口式和封闭式两种。开口式水银压力计的两臂汞柱高度之差，即为大气压力与系统中压力之差。因此蒸馏系统内的实际压力(真空度)应是大气压力(以mmHg为单位)减去这一汞柱差。封闭式水银压力计的两臂液面高度之差即为蒸馏系统中的真空度。

图1－2－27　冷却阱

由于汞蒸气有毒，近年来机械真空表和电子真空表的应用日趋广泛。最常见的机械真空表为医用真空表，它简单、轻便、价廉，从指针的偏转角度读数，量程为0～0．1MPa，读得的数据为被泵抽去的压力，用大气压减去读数即得系统内的压力。它的缺点主要是刻度过于粗略，精确度不高。典型的电子真空表是数字式低真空测压仪。这类仪表采用精密压差传感器将压力信号转变成电信号，经低漂移、高精度的集成运算放大后再转换成数字显示出来。这类仪器具有体积小、质量轻、寿命长、精确度高、可任意选择毫米汞柱或千帕等压力单位的优点，但价格昂贵。一般不同厂家、不同型号的电子真空表都附有相应的说明书，使用前应仔细阅读。

减压蒸馏时整个系统必须保持密封不漏气，所以使用的橡皮塞大小及钻孔都要合适，所有橡皮管要用壁厚的真空橡皮管。各磨口玻璃塞部位都应仔细涂抹真空脂。

图1－2－28　U形管水银压力计

(2)减压蒸馏操作:当被蒸馏物中含有低沸点的物质时，应先进行普通蒸馏，然后用水泵减压蒸去低沸点物质，最后再用油泵减压蒸馏。

◆依图1－2－24(a)安装好仪器后，先检查系统能否达到所要求的压力。检查方法为:先关闭安全瓶上的活塞并旋紧毛细管上端的螺旋夹，然后用泵抽气，观察能否达到所要求的压力(如果漏气，可检查各部分塞子和橡皮管的连接是否紧密等，必要时可用熔融的固体石蜡密封——注意密封应在解除真空后才能进行)。然后慢慢旋开安全瓶上的活塞，放入空气至系统内外压力相等。

◆在蒸馏瓶中加入不超过容积1/2的待蒸馏液体，关好安全瓶上的活塞，开动抽气泵，调节毛细管上端的螺旋夹使毛细管下端有成串的小气泡冒出，再细心地调节安全瓶活塞使压力计读数稳定在所需真空度上。

◆开启冷却水并开始加热，烧瓶的圆球部位至少应有2/3浸入浴液中。一般控制浴温比待蒸馏液体的沸点高20～30℃，并调节加热强度，时刻注意压力计上所示的压力，如果不符则应进行调节，使每秒馏出1～2滴馏分。待达到所需的沸点时，移开热源，更换接收器(如为多尾接液管，旋转接收瓶位置即可)，继续蒸馏。

◆蒸馏完毕依下列程序进行操作:移去热源、热浴，旋开毛细管上的螺旋夹;慢慢打开安全瓶上的活塞解除真空，使测压计的水银柱缓慢地回复原状，若放得太快，水银柱很快上升，有冲破测压计的可能，待系统内外压力平衡后关闭压力计活塞;切断电源;关闭冷却水，取下接收器;自尾接管至蒸馏瓶依次拆除各件仪器并洗净后收存;如冷却阱中凝集有低沸点液体，应倒出后重新装好，关闭安全瓶上活塞，将抽气管口堵起来以防水气进入保护系统。

七、过滤

过滤是最常用的固－液分离方法之一。当沉淀和溶液的混合物通过过滤器时，沉淀留在过滤器上;溶液通过过滤器而漏入接收的容器中，所得溶液称作滤液。

影响过滤速度的因素主要是溶液的温度、黏度、过滤时的压力、过滤器的空隙大小和沉淀物的状态。溶液的黏度越小，过滤越快。热溶液比冷溶液过滤快。减压过滤比常压过滤快。过滤器的空隙要适当，空隙太大会透过沉淀，空隙太小则易被沉淀堵塞，使过滤难以继续进行。沉淀呈胶状时，必须加热破坏后方可过滤;否则，胶状沉淀将透过滤纸。因此，应该结合具体情况，考虑各方面的因素来选择适当的过滤方法。

常压(普通)过滤、减压过滤(抽滤)是常用的两种过滤方法。

(一)常压过滤

此法通常使用60°角的圆锥形玻璃漏斗和滤纸。滤纸有定量滤纸和定性滤纸两种，根据过滤速度不同又可分为快速、中速和慢速三种。根据沉淀的性质可选择不同类型的滤纸，如BaSO4等微细形沉淀，应选用慢速滤纸过滤;CaC2O4等粗晶形沉淀，宜选用中速滤纸过滤;而Fe(OH)3等胶状沉淀，必须选用快速滤纸过滤。滤纸大小应根据沉淀量的多少来选择。

折叠常压过滤所用滤纸的方法如图1－2－29所示。用清洁、干燥的手将滤纸对折，根据漏斗角的大小，再对折滤纸，张开成圆锥形，放入清洁而干燥的漏斗内，如滤纸与漏斗不充分贴合，改折滤纸成钝角或锐角。贴合后，将三层滤纸一边的外层撕下一小角，以便内层更贴紧漏斗。

图1－2－29　滤纸折叠法

滤纸的边缘应比漏斗的边缘略低，滤纸放入漏斗后，用手按住滤纸三层的一边，用洗瓶挤水湿润滤纸，用清洁的手指小心按压滤纸，赶出滤纸与漏斗间的气泡，使滤纸与漏斗贴紧。再向滤纸中加水至滤纸边缘，漏斗颈内形成水柱，借助这段液柱的重力可起到抽滤的作用，加快过滤速度。若不能很好的形成水柱，可用手指堵住漏斗下口，稍稍掀起滤纸一边，用洗瓶向滤纸和漏斗的空隙处加水充满，压紧滤纸边，松开手指即可。

过滤时要注意，漏斗要放在漏斗架上，漏斗的出口要靠在接受容器的内壁上;先转移溶液，后转移沉淀。转移溶液时，把玻璃棒下端靠近三层滤纸处并引流，每次转移量不能超过滤纸容量的2/3(图1－2－30)。如果需要洗涤沉淀，则在溶液转移完后，向盛有沉淀的容器中加少量溶剂，充分搅拌并放置，待沉淀下沉后将洗涤液转移入漏斗，如此重复操作两到三遍，再把沉淀转移到滤纸上，洗涤时应按照“少量多次”的原则。

图1－2－30　常压过滤

(二)减压过滤(抽滤)

常用的减压过滤装置如图1－2－31所示，它是由吸滤瓶、布氏漏斗、安全瓶和循环水泵组成的。减压过滤的原理是利用水泵中急速的水流抽出吸滤瓶的空气，使吸滤瓶内压力减小，从而在布氏漏斗的液面与吸滤瓶内形成压力差，加快过滤速度。在吸滤瓶与水泵之间宜连接一个安全瓶，以防止关闭水泵或水的流量突然变小时引起自来水倒吸，进入吸滤瓶内污染滤液。因此，在停止抽滤时，应该先打开安全瓶上的两通旋塞，然后关闭抽气泵，以防倒吸。

过滤前检查漏斗的颈口是否对准吸滤瓶的支管，滤纸应剪成比漏斗内径略小的圆形，但能完全盖住所有的小孔。过滤时，应先用溶剂把平铺在漏斗上的滤纸润湿，然后微开水泵抽气，使滤纸紧贴在漏斗上。小心地把要过滤的混合物倒入漏斗中，加入的溶液不要超过漏斗容积的2/3，使固体均匀地分布在整个滤纸面上，一直抽气到几乎没有液体滤出时为止。为了尽量把液体除净，可用玻璃瓶塞压挤过滤的固体——滤饼。

图1－2－31　抽滤装置

在漏斗上洗涤滤饼的方法:把滤饼尽量地抽干、压干。缓慢开启安全瓶上的二通旋塞，吸入空气使恢复常压，把少量溶剂均匀地洒在滤饼上，使溶剂恰能盖住滤饼。静置片刻，使溶剂渗透滤饼，待有滤液从漏斗下端滴下时，重新抽气，再把滤饼尽量抽干压干。这样反复几次，就可把滤饼洗净。

过滤某些浓的强酸、强碱或强氧化性溶液时不能用滤纸，因为它们会与滤纸作用而破坏滤纸，此时应在布氏漏斗上铺玻璃布或涤纶布来代替滤纸。另外，浓的强酸溶液也可使用烧结玻璃漏斗(也叫玻璃砂芯漏斗)过滤，但它不适用于强碱溶液的过滤，因为强碱会腐蚀玻璃。

八、萃取技术

萃取也是分离和提纯有机化合物常用的操作之一。应用萃取可以从固体或液体混合物中提取出所需要的物质，如天然产物中各种生物碱、脂肪、蛋白质和中草药的有效成分等都可用萃取的方法从动植物中获得。萃取也可以用来洗去混合物中的少量杂质。通常称前者为“抽提”或“萃取”，后者称为“洗涤”。

(一)基本原理

萃取是利用物质在两种不互溶(或微溶)溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离、提取或纯化目的的一种操作。假如某溶液由有机化合物X溶解于溶剂A而成，若要从中萃取X，可选择一种对X溶解度很大而与溶剂A不相混溶且不起化学反应的溶剂B。把该溶液放入分液漏斗中，加入适量溶剂B，充分振荡。静置后，由于A与B不相混溶，分成上下两层。此时X在A、B两相间的浓度比在一定温度下为一常数，叫作分配系数，以K表示，这种关系称为分配定律。可用公式表示如下:

在萃取中，用一定量的溶剂一次萃取和分次萃取，其萃取效率是不一样的。设在VmL溶液中，溶解有m0g的溶质X，每次用SmL溶剂B重复萃取。m1，m2，…，mn分别为萃取一次至n次后留在溶剂A中的溶质X的量。根据分配定律:

因恒小于1，所以n越大，m就越小，即把一定量溶剂分成多次萃取比一次萃n取效果要好。值得注意的是，上面的式子只适用于A、B两种溶剂几乎不互溶的情况。例如A是水，而B是苯、四氯化碳或氯仿时，上式适用;若B是与水有少量互溶的溶剂(如乙醚)则上式只为近似，只能粗略地估计结果。

例如，设已知15℃时正丁酸在水与苯中的分配系数K=，若有4g正丁酸溶于100mL水的溶液，用100mL苯进行萃取。

100mL苯一次萃取后正丁酸在水中剩余量为:

萃取效率为:×100%=75%。

100mL苯若分三次萃取后，正丁酸在水中剩余量为:

萃取效率为:×100%=87．5%。

从上面的计算可以看出，对一定量的溶剂，少量多次萃取效率要高于一次用全量萃取，但是当萃取剂总量不变时，萃取次数(n)增加，S就要减少。当n＞5时，n和S这两种因素的影响几乎抵消。再增加n，mn/mn+1的变化很小，所以一般同体积溶剂分为3～5次萃取即可。

上面的分析也适合于由溶液中萃取出(或洗涤去)溶解的杂质。

(二)萃取操作

1．溶液中物质的萃取:在实验室中常见的是从水溶液中萃取溶质，常用的萃取仪器为分液漏斗。操作时应选择容积较液体体积大一倍以上的分液漏斗，把活塞擦干，在活塞上涂少许凡士林，塞好后再把活塞向一个方向旋转至透明。将分液漏斗的玻塞和活塞用橡皮筋套在漏斗上，并检查是否漏水。然后将漏斗放在固定在铁架上的铁圈中，关闭活塞，将要萃取的水溶液和萃取剂(一般为溶液体积的1/3)依次自上口倒入漏斗中，塞紧玻塞，取下分液漏斗振摇，使液层充分接触。具体振荡方法是:用右手紧握住分液漏斗的颈部，并紧紧顶住玻塞，用左手握住活塞，以拇指和食指压住活塞柄，倾斜倒置如图1－2 －32(a)所示。上下轻轻振摇，分液漏斗在振摇时，漏斗内水及有机溶剂(如乙醚)会产生很大的蒸气压力，因此要经常放气如图1－2－32(b)，以解除分液漏斗内的压力。如不经常放气，蒸气压会超过外界大气压，塞子就可能被顶开而出现漏液。放气时将漏斗下管斜向上方(勿对着人!)，用左手拇指和食指拧动活塞使气体放出，立即关闭活塞，继续振摇。如此重复至放气时只有很小压力后，再剧烈振摇2～3min，然后将分液漏斗放回铁圈中静置。待两层液体完全分开后，打开上面的玻塞(或旋转玻塞对准气孔)，再将活塞慢慢旋开，下层液体自活塞放出。分液时一定要尽可能分离干净，有时在两相间可能出现的一些絮状物也应同时放出。然后将上层液体从分液漏斗的上口倒出，切不可从活塞放出，以免被残留在漏斗颈上的第一种液体所玷污。将水溶液倒回分液漏斗中，再用新的萃取剂萃取，一般需萃取3～5次。如分不清哪一层是有机相，可取少量任何一种液体，向其中加水，如分层即为有机相，不分层是水相。将所有的萃取液合并，加入合适的干燥剂干燥，然后蒸去溶剂，萃取所得的有机物视其性质可利用蒸馏、重结晶等方法进一步纯化。

图1－2－32　分液漏斗的振摇

上述操作中的萃取剂是有机溶剂，它是根据“分配定律”使有机化合物从水溶液中被萃取出来。另一类萃取剂的萃取原理是利用它能与被萃取物质起化学反应，这种萃取通常用于从化合物中移去少量杂质或分离混合物，这类萃取剂常用的有5%氢氧化钠、5%或10%碳酸钠、碳酸氢钠溶液、稀盐酸、稀硫酸等。碱性的萃取剂可从有机相中移去有机酸，或从溶于有机溶剂的有机化合物中除去酸性杂质(形成钠盐溶于水中);而酸性萃取剂可从混合物中萃取碱性物质或除去碱性杂质。

在萃取时，有时会遇到水层与有机层难以分层的现象(特别是当溶液呈碱性时，常常会产生乳化现象，难以分层)。破坏乳化的方法有以下几种:

(1)较长时间静置。

(2)若因水与有机溶剂能部分互溶而发生乳化，利用“盐析效应”可以加入少量电解质(如氯化钠)，或加饱和食盐水，以增加水相的相对密度，同时又能降低有机物在水中的溶解度。

(3)若因溶液呈碱性而产生乳化，可加入少量稀硫酸或采用过滤等方法除去。

此外，根据不同情况，还可以加入其他破坏乳化的物质如乙醇、磺化蓖麻油等。

萃取溶剂的选择要根据被萃取物质在此溶剂中的溶解度而定，同时要易于和溶质分离，因此最好选用低沸点的溶剂，一般水溶性较小的物质可用石油醚萃取;水溶性较大的可用苯或乙醚;水溶性很大的用乙酸乙酯。第一次萃取时，使用溶剂的量，要较以后几次多一些，这主要是为了补充溶剂稍溶于水而引起的损失。

图1－2－33　索氏提取器

2．固体物质的萃取:固体物质的萃取，常常是用长期浸出法或采用索氏(Soxhlet)提取器。前者是靠溶剂长期的浸泡溶解，而将固体物质中所需要物质浸出来，最常见的就是熬中药。采用浸出法比较简单，不需要特殊仪器，但提取效率比较低且溶剂需要量大。

索氏提取器(图1－2－33)是利用溶剂回流及虹吸原理，使固体物质连续多次被纯溶剂提取，所以效率比较高且节省溶剂。提取前应将固体物质研细，放入滤纸筒1内，然后将其置于提取器2中。滤纸筒的高度不要超过虹吸管4的顶部。提取器的下端和盛有溶剂的烧瓶连接，上端接冷凝管。当加热烧瓶使溶剂沸腾时，蒸气通过玻璃管3上升，被冷凝管冷凝为液体，滴入提取器中，当溶剂液面超过虹吸管的最高处时，即虹吸流回烧瓶，被提取物随溶剂进入烧瓶。通过连续的溶剂回流和虹吸作用，使固体中的可溶性物质富集到烧瓶中，再通过其他方法将提取到的物质从溶液中分离出来。

在提取过程中，应注意调节温度，因为随着提取过程的进行，蒸馏瓶内的液体不断减少，当从固体物质中提取出来的溶质较多时，温度过高会使溶质在瓶壁上结垢或炭化。当物质受热易分解和萃取剂沸点较高时，不宜使用此方法。

九、重结晶

反应后得到的粗产物往往是不纯的，其中常夹杂有副产物、原料及催化剂等杂质。利用不同物质在同一溶剂中的溶解度的差异，可以对含有杂质的化合物进行纯化。纯化这些物质的有效方法通常是用合适的溶剂进行重结晶。它适用于产品与杂质溶解性质差别较大，且杂质含量小于5%的体系。

基本原理:固体物质在溶剂中的溶解度与温度密切相关，一般情况下，温度升高，溶解度增大;温度降低，溶解度减小。如果把固体溶解在热的溶剂制成饱和溶液，冷却时即由于溶解度下降，溶液变成过饱和溶液而析出晶体。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，让杂质全部或大部分仍留在溶液中(或热过滤时被滤除)，从而达到提纯的目的。

重结晶提纯法的一般过程为:

选择溶剂→热溶液的制备→脱色→热过滤→结晶体的析出、滤集→结晶体的干燥及测熔点

1．选择溶剂:选择合适的溶剂是重结晶操作中的关键之一。适宜的溶剂应符合下列条件:

(1)与被提纯化合物不起化学反应。

(2)被提纯化合物在溶剂沸点温度附近溶解度很大，而在室温或较低的温度下溶解度很小。

(3)杂质的溶解度应该非常大或非常小(这样可把杂质留在母液中，不随被提纯物的晶体析出;或使杂质在热过滤时滤去)。

(4)能生成较好的结晶。

(5)溶剂沸点适宜，沸点太低易挥发，难以操作;沸点太高挥发性低，不易将晶体表面黏附的溶剂除去。

(6)价格低廉，毒性小，回收容易，操作安全。

重结晶常用的溶剂见表1－2－6。

表1－2－6　常用的重结晶溶剂性质

在选择溶剂时，应根据“相似相溶”原理，通常极性化合物易溶于极性溶剂中，非极性化合物易溶于非极性溶剂中。但最主要是通过实验选择溶剂。其方法如下:把少量(约0．1g)被提纯的样品研细放入试管中，滴入约1mL溶剂，振荡下观察样品溶解情况，若不加热很快溶解，说明样品在此溶剂中的溶解度太大，不适宜做重结晶溶剂;若加热至沸腾，样品还不溶解，可慢慢再滴入溶剂，每次约加0．5mL并加热至沸腾，若加入溶剂已达3～4mL，该样品仍不能溶解，则此溶剂也不适用。如果该样品能溶解在1～4mL沸腾溶剂中，将试管冷却，以观察结晶析出情况。如结晶不能析出，可用玻璃棒摩擦试管壁，或用冰水冷却，促使结晶析出，若结晶仍不能析出，则此溶剂仍不适用。在这种条件下可改用其他溶剂或混合溶剂。无机化合物的重结晶使用水作溶剂即可，而对于有机化合物的重结晶常需要在合适的混合溶剂中进行。

若不能选出单一的溶剂进行重结晶，则可应用混合溶剂。一般是由两种能以任何比例互溶的溶剂组成，其中一种对被提纯的化合物溶解度较大，称为良溶剂;另一种溶解度很小，称为不良溶剂。操作时先加热使样品溶解于适量的良溶剂中;趁热过滤，以除去不溶性杂质或经脱色后的活性炭;趁热在滤液中滴加不良溶剂，至滤液出现混浊为止;再加热或滴加极少量的良溶剂，使滤液刚好澄清，冷却至室温，使结晶全部析出。

如冷却后析出油状物，则需调整两溶剂的比例，再进行实验，或换另一对溶剂。有时也可将两种溶剂按比例预先混合好，再进行重结晶。一般常用的混合溶剂有:乙醇－水、丙酮－水、乙醚－甲醇、乙醚－石油醚、醋酸－水、吡啶－水、乙醚－丙酮、苯－石油醚等。

2．热溶液的制备:选择好溶剂后，即可进行较大量产品的重结晶。

用水作为溶剂时，可在烧杯或锥形瓶中进行重结晶;而用有机溶剂时，则必须用锥形瓶或圆底烧瓶作为容器，同时还需装上回流冷凝管，防止溶剂挥发造成火灾，特别是以乙醚作为溶剂时，需先把水浴加热到一定温度，熄灭燃气灯后再开始操作。

在容器中加入几粒沸石和待提纯的样品，再加比需要量略少的适宜溶剂，加热微沸，若未完全溶解，可分次逐渐添加溶剂，再加热到微沸并摇动，直到刚好完全溶解，停止滴加溶剂，记录溶剂用量。再多加约20%的溶剂，主要为了避免溶剂挥发和热过滤时因温度降低，使晶体过早地在滤纸上析出而造成产品损失。溶剂过量不宜太多，太多难以析出结晶，此时需将溶剂蒸出，再冷却结晶。但要注意判断是否有不溶或难溶性杂质存在，以免误加过多溶剂。若难以判断，宁可先进行热过滤，然后将滤渣再以溶剂处理，并将两次滤液分别进行处理。

在溶解过程中，应避免被提纯的样品成油珠状，这样往往混入杂质和少量溶剂，对纯化产品不利，还要尽量避免溶质的液化。具体方法是:①所选择溶剂的沸点应低于被提纯物的熔点。实在不能选择沸点较低的溶剂，则应在比熔点低的温度下进行溶解。②适当加大溶剂的用量。

3．脱色:若溶液有颜色或存在少量树脂状物质或极细的不溶性杂质，难以用简单的过滤方法去除时，需用活性炭来处理。活性炭是一种多孔物质，可以吸附色素和树脂状杂质，但同时它也可以吸附被分离组分或其他组分，因此加入量不易太多，一般为粗品质量的1%～5%。用活性炭在水溶液中进行脱色效果最好，它也可在其他溶剂中使用，但在烃类等非极性溶剂中效果较差。具体方法是:先将待结晶化合物加热溶解在溶剂中;待热溶液稍冷后，加入活性炭，振摇，使其均匀分布在溶液中;加热煮沸5～10min即可。注意千万不能在沸腾的溶液中加入活性炭，否则易引起暴沸，使溶液冲溅出来。

除用活性炭脱色外，也可采用柱层析来脱色，如氧化铝吸附色谱等。

4．热过滤:制备好的热溶液，必须趁热过滤，以除去不溶性杂质及活性炭，应避免在过滤过程中有结晶析出。使用易燃溶剂进行热过滤操作时，附近的火源必须熄灭。选一短颈而粗的玻璃漏斗放在烘箱中预热，过滤时趁热取出使用。在漏斗中放一折叠滤纸，见图1－2－34(a)，折叠滤纸向外的棱边，应紧贴于漏斗壁上。先用少量热的溶剂润湿滤纸，然后加溶液，再用表面皿盖好漏斗，以减少溶剂挥发。如过滤的溶液量较多，则应用热水保温漏斗，将它固定安装妥当后，预先将夹套内的水烧热，如图1－2－34(b)，切忌在过滤时用火加热!若操作顺利，只有少量结晶析出在滤纸上，可用少量热溶剂洗下。若结晶较多，用刮刀刮回原来的瓶中，再加适量溶剂溶解，过滤。滤毕后，将溶液瓶加盖，放置冷却。

图1－2－34　热滤装置

折叠滤纸的方法:将选定的圆滤纸按图1－2－35，先一折为二，再对折成圆形的四分之一，展开后，以1对4折出5，3对4折出6，如图中(a);1对6折出7，3对5折出8，如图中(b);以1对5折出10，3对6折出9，如图中(c)。最后在八个等分的每一小格中间以相反方向［图中(d)］折成16等分，结果得到折扇一样的排列。再在1－2和2－3处各向内折一小折面，展开后即得到折叠滤纸，或称扇形滤纸，见图1－1－2－35(e)。在折叠纹集中的圆心处折叠时切勿重压，否则滤纸的中央在过滤时容易破裂。在使用前，应将折好的滤纸翻转并整理好后再放入漏斗中。

图1－2－35　折叠滤纸的方法

整个热过滤操作中，周围不能有火源，应事先作好充分准备，操作应迅速。也可以在减压抽滤装置上进行热过滤，操作更为快速简便，其缺点是滤下的热溶液，由于减压溶剂易沸腾而被抽走，导致溶液浓度变大，晶体过早析出。减压热过滤装置同减压抽滤装置。

减压热过滤应注意:滤纸不能大于布氏漏斗的底面;在过滤前应将布氏漏斗放入烘箱(或用电吹风)预热;抽滤前用同一热溶剂将滤纸润湿后抽滤，使其紧贴于漏斗的底面。

5．结晶体的析出和滤集:若将热滤液迅速冷却或在冷却下剧烈搅拌，所析出的结晶颗粒很小，小晶体包裹杂质少。因其表面积较大，吸附在表面上的杂质较多，若将热滤液在室温或保温静置让其慢慢冷却，析出的结晶体较大，往往有母液或杂质包在结晶体之间。

杂质的存在将影响化合物晶核的形成和结晶体的生长。虽已达到饱和状态也不析出结晶体。为了促进化合物结晶体析出，通常采取一些必要的措施，帮助其形成晶核，以利结晶体的生长。其方法如下:

(1)用玻璃棒摩擦瓶壁，以形成粗糙面或玻璃小点作为晶核，使溶质分子呈定向排列，促使晶体析出。

(2)加入少量该溶质的晶体于此过饱和溶液中，结晶体往往很快析出，这种操作称为“接种”或“种晶”。实验室如无此晶种，也可自己制备，取数滴过饱和溶液于一试管中旋转，使该溶液在试管壁表面呈一薄膜，然后将此试管放入冷冻液中，所形成的结晶作为“晶种”用，也可取一滴过饱和溶液于表面皿上，溶剂蒸发而得到晶种。

(3)冷冻过饱和溶液，再辅以玻璃棒摩擦瓶壁，温度低，则有利于形成结晶体。或将过饱和溶液放置冰箱内较长时间，亦可使结晶体析出。

有时被纯化物质呈油状物析出，长时间静置冷却，虽也可固化，但其固体杂质较多。用溶剂大量稀释，则产物损失较大。这时可将析出油状物溶液加热重新溶解，然后慢慢冷却。当发现油状物开始析出时便剧烈搅拌，使油状物在均匀分散的条件下固化，这样包含的母液较少。当然最好还是另选合适的溶剂，以便得到纯的结晶产品。

析出的结晶体与母液分离，常用布氏漏斗进行抽气过滤。为了更好地将晶体与母液分开，最好用清洁的玻璃塞将晶体在布氏漏斗上挤压，并随同抽气尽量除去母液和结晶体表面残留的母液。可用很少量的溶剂洗涤，这时抽气应暂时停止，用玻璃棒或不锈钢刮刀将晶体挑松，使晶体润湿，稍待片刻，再抽气把溶剂滤去，重复操作1～2次。从漏斗上取出晶体时，注意勿使滤纸纤维附于晶体上，常与滤纸一起取出，待干燥后，用刮刀轻敲滤纸，晶体即全部下来。

6．结晶体的干燥及测熔点:经洗涤后的结晶体，表面上还有少量的溶剂，因此应选用适当方法进行干燥。当使用的溶剂沸点比较低时，可在室温下使溶剂自然挥发。当使用的溶剂沸点比较高而产品又不易分解和升华时，可用红外灯烘干。当产品易吸水或吸水后易发生分解时，应用真空干燥器进行干燥。重结晶后的产物，必须充分干燥，通过测定熔点来检验其纯度。

(汪应灵　倪天军　袁建梅)