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单体精制及减压蒸馏
一.减压蒸馏基本原理
减压蒸馏是借助于真空泵在一定真空度下进行蒸馏的一种操作。这是分离和
提纯有机化合物的一种重要方法。它特别适用于那些在常压蒸馏时未达沸点即已
受热分解、氧化或聚合的物质的分离和提纯。
液体的沸点是指它的蒸气压等于外界大气压时的温度,所以液体沸腾的温度
随外界压力的降低而降低。如用真空泵连接于盛有液体的容器,使液体表面上的
压力降低,即可降低该液体的沸点。在给定压力下,物质的沸点可近似地从下列
公式求出:
式中:P—蒸汽压;T—沸点(绝对温度);A,B—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。因此可从
两组已知的压力和温度算出A和B的数值。再将所选择的压力代入上式算出液
体的沸点。也可以参考经验曲线图估计某化合物在给定压力下的沸点。如已知二
乙基丙二酸二乙酯常压下沸点为218-220℃,欲减压至2.67kPa(20mmHg),则通
过一把直尺便知它的对应沸点为105-110℃。经验表明,当压力降低到2.67kPa
(20mmHg)时,大多数有机物的沸点比常压(0.1MPa,760mmHg)的沸点低
100-120℃;当减压蒸馏在1.33-3.33kPa(10-25mmHg)之间进行时,大体上压力
每相差0.133kPa(1mmHg),沸点约相差1℃。当要进行减压蒸馏时,预先粗略
地估计出相应的沸点,对具体操作和选择合适的温度计与热浴都有一定的参考价
值。
图液体在常压下的沸点与减压下的沸点的近似关系图图
*按国家标准,压力的单位应为Pa,1mmHg=0.133kPa
二.实验装置与仪器
减压蒸馏装置由蒸馏系统、抽气(减压)系统以及在它们之间的保护系统和
测压系统
四部分组成,如图所示。
减压蒸馏装置图
1.毛细管;2.Claisen蒸馏头;3.蒸馏瓶;4.接受瓶蒸5.安全瓶6.活塞
蒸馏系统类似简单蒸馏装置,但蒸馏头由克氏(Claisen)蒸馏头代替,以防
剧烈沸腾时液体冲入冷凝管:克氏蒸馏头左侧口上插入毛细管作为汽化中心,毛
细管上端接橡皮管,内插一根细铜丝,通过螺旋夹控制进气量。接受管可选用多
尾接受管,可以在不停止蒸馏的情况下,通过转动多尾接液管,就可使不同的馏
分进入指定的接受器中。
抽气系统使用油泵时,其效能决定于油泵的机械结构以及真空泵油的好坏
(油的蒸气压必须很低)。好的油泵能抽至真空度为13.3Pa。油泵结构较精密,
工作条件要求较严。蒸馏时,如果有挥发性有机溶剂、水或酸的蒸气,都会损坏
油泵。因为挥发性的有机溶剂蒸气被油吸收后,就会增加油的蒸气压,影响真空
效能。而酸性蒸气会腐蚀油泵的机件。水蒸气凝结后与油形成浓稠的乳浊液,破
坏了油泵的正常工作,因此使用时必须十分注意油泵的保护。保护系统包括安全
瓶、冷却阱和几种吸收塔(依次为无水CaCl或硅胶,粒状NaOH和石蜡片),
2
以免易挥发的有机溶剂、酸性物质和水汽进入油泵污染油泵用油和腐蚀机件、降
低真空度。保护系统中加上冷却阱,能使真空泵得到更有效的保护。若使用水泵
减压,不需保护系统,泵和蒸馏系统之间安装一个安全瓶即可。水泵所能达到的
最低压力为当时室温下的水蒸气压。例如在水温为6-8℃时,水蒸气压为
0.93-1.07kPa;在夏天,若水温为30℃,则水蒸气压4.2kPa左右。
经常使用的测压计有开口式和封闭式两种,如下图所示。其中用开口式压力
计时,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)应是大气压力减去这一压力差。使用封闭式压力计时,两臂
液面高度之差即为蒸馏系统中的真空度。测定压力时,可将管后木座上的滑动标
尺的零点调整到右臂的汞柱顶端线上,这时左臂的汞柱顶端线所指示的刻度即为
系统的真空度。开口式压力计较笨重,读数方式也较麻烦,但读数比较准确。封
闭式压力计比较轻巧,方便读数,但常常因为有残留空气不够准确,须用开口式
校正。使用时应避免水或其他污物进入压力计内,否则将严重影响其准确度。同
时还应防
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