实验十六 减压蒸馏（4学时） 一、实验目的 二、实验原理 三、减压蒸馏装置 四、减压蒸馏操作方法 五、注意事项 六、几点说明 七、课后习题

一、实验目的 1、了解减压蒸馏的原理和应用范围。 2、认识减压蒸馏的主要仪器设备。 3、掌握减压蒸馏仪器的安装和操作方法。

二、实验原理 很多有机化合物，特别是高沸点的有机化合物，在常压下蒸馏往往发生分解、氧化或聚合的物质。在这种情况下，采用减压蒸馏方法最为有效。 液体的沸点是指它的蒸气压等于外界压力时的温度，因此液体的沸点是随外界压力的变化而变化的，如果借助于真空泵降低系统内压力，就可以降低液体的沸点，这便是减压蒸馏操作的理论依据。

在进行减压蒸馏前，应先从文献中查阅该化合物在所选择的压力下的相应沸点，如果文献中缺乏此数据，可用下述经验规律大致推算，以供参考。当蒸馏在1333～1999 Pa（10～15 mmHg）时，压力每相差133.3Pa（1mmHg），沸点相差约1℃；也可以用下图1的压力－温度关系图来查找，即从某一压力下的沸点便可近似地推算出另一压力下沸点。例如，水杨酸乙酯常压下234℃，减压至1999 Pa（15mmHg）时，沸点为多少度？可在图2-14中B线上找到234℃的点，再在C线上找到1999Pa（15mmHg）的点，然后通过两点连一条直线，该直线与A线的交点113℃，即水杨酸乙酯在1999 Pa（15 mmHg）时的沸点，约为113℃。

图1 压力－温度关系图

三、减压蒸馏装置 1、减压蒸馏装置 常用的减压蒸馏系统可分为蒸馏、抽气以及保护和测压装置三部分。 1）蒸馏部分 这一部分与普通蒸馏相似，亦可分为三个组成部分 （1）减压蒸馏瓶（克氏蒸馏瓶）有两个颈，其目的是为了避免减压蒸馏时瓶内液体由于沸腾而冲入冷凝管中，瓶的一颈中插入温度计，另一颈中插入一根距瓶底约1－2mm的末端拉成细丝的毛细管的玻管。毛细管的上端连有一段带螺旋夹的橡皮管，螺旋夹用以调节进入空气的量，使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，又起搅拌作用。 （2）冷凝管和普通蒸馏相同。

（3）接液管（尾接管）和普通蒸馏不同的是，接液管上具有可供接抽气部分的小支管。蒸馏时，若要收集不同的馏分而又不中断蒸馏，则可用两尾或多尾接液管。转动多尾接液管，就可使不同的馏分进入指定的接受器中。 2）抽气部分 实验室通常用水泵或油泵进行减压。 水泵（水循环泵）：如不需要很低的压力时可用水泵，其抽空效率可达1067~3333Pa(8~25mmHg)。用水泵抽气时，应在水泵前装上安全瓶，以防水压下降时，水流倒吸。停止蒸馏时要先放气，然后关水泵。 油泵：油泵的效能决定于油泵的机械结构以及真空泵油的好坏。好的油泵能抽至真空度为133.3Pa以下。油泵结构较精密，工作条件要求较严。蒸馏时，如果有挥发性的有机溶剂、水或酸的蒸气，都会损坏油泵及降低其真空度。因此，使用时必须十分注意油泵的保护。

3）保护和测压装置部分    使用水泵减压时，必须在馏液接受器与水泵之间装上安全瓶，安全瓶由耐压的抽滤瓶或其它广口瓶装置而成，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，水泵的水倒吸入接受器中。 图2 减压蒸馏装置（接水泵）

若使用油泵，还必须在馏液接受器与油泵之间顺次安装冷阱和几个吸收塔。冷阱中冷却剂的选择随需要而定。吸职塔（干燥塔）通常设三个：第一个装无水CaCl2或硅胶，吸收水汽；第二个装粒状Na0H，吸酸性气体；第三个装切片石腊，吸烃类气体。 图3 减压蒸馏装置（接油泵） 实验室通常利用水银压力计来测量减压系统的压力。水银压力计又有开口式水银压力计、封闭式水银压力计。

四、减压蒸馏操作方法 减压蒸馏的主要操作步骤如下: (1) 检查抽气泵的效率, 真空度应满足要求。 (2) 按图2 （或图3） 安装仪器, 记住戴上防护镜! 所有接受瓶都要称重, 安装时接口要涂真空脂, 封住所有接点, 防止漏气。 (3) 开动油泵。 (4) 拧紧螺旋夹, 直至橡皮管几乎封闭。 (5) 缓慢关闭安全瓶上的活塞。 (6) 几分钟后, 记录压力。如压力不符合要求, 全面检查所有接点是否严密。获得良好的真空度后, 才能继续下面的操作。 (7) 缓慢打开活塞, 让内外压力逐渐平衡, 关闭油泵, 解除真空。

(8) 加入待蒸馏液( 不超过蒸馏烧瓶容积的1/ 2 ) , 确保毛细管接近圆底烧瓶底部, 打开油泵。此时安全瓶上解压阀应处在开启状态。真空未达最大, 不能加热。慢慢关闭解压阀, 并准备随时打开。 (9) 观察毛细管冒泡, 调节螺旋夹, 活塞关闭时, 应有连续小气泡通过液体。 (10) 调节升降台升高热源, 开始加热。 (11) 升温, 当冷疑的蒸气环上升至温度计水银球且温度已恒定后, 蒸馏开始, 记录蒸馏时的温度、压力, 蒸馏速度应保持1 滴/ 秒左右。 (12) 当新馏分(相同压力, 沸点较高)蒸出时, 转动多尾接受管, 更换接受瓶收集相应的馏分。 (13) 蒸馏结束, 移去热源, 让蒸馏瓶冷却, 缓慢打开螺旋夹(若开得太快，水银柱很快上升，有冲破测压计的可能), 然后解除真空, 关掉油泵, 移去接受瓶, 所有的玻璃仪器拆下后立即清洗, 以免接头粘连。

五、注意事项 1、绝不能用有裂痕或薄壁的玻璃仪器, 特别是平底瓶, 如锥形瓶等。即使用水泵减压、中等真空度的系统, 都有几百磅的压力加在装置的外表面, 薄弱点可能爆裂, 急速冲进的空气粉碎玻璃, 类似于爆炸。 2、减压蒸馏装置中与减压系统连接的橡皮管应都用耐压橡皮管，否则在减压时会抽瘪而堵塞。 3、维持油浴温度比馏出液温度高25～30 ℃ , 避免过热。 4、一定要缓慢旋开安全瓶上的活塞，使压力计中的汞柱缓慢地恢复原状，否则，汞柱急速上升，有冲破压力计的危险。 5、使用油泵时，应注意防护与保养，不可使水分、有机物质或酸性气体侵入泵内，否则会严重降低油泵的效率。 6、如水泵减压蒸馏的温度超过50℃，必须冷却后再接入油泵系统，否则接入油泵后可能因内部压强大幅度降低而急剧沸腾，使未经分离的物料冲人冷凝管和接收瓶中。

六、几点说明 1、蒸馏时, 因传统的沸石在减压下不起作用, 要有其他产生小气泡的方法, 防止液体过热或防止暴沸。减压蒸馏常用毛细管, 毛细管可用一节内径6mm 的软质玻璃管拉制而成, 毛细管应相当细, 通过它向含丙酮的试管中吹气时, 只有细小、缓慢的气泡产生。另外, 如果设备允许, 也可在蒸馏瓶中, 放一磁子 , 采用磁力搅拌。 2、如果蒸馏少量高沸点物质或低熔点物质，则可省去冷凝管。如果蒸馏温度较高，在高温蒸馏时，为了减少散热，可在克氏蒸馏头处用玻璃棉等绝热材料缠绕起来。如果在减压条件下，液体沸点低于140～150℃，可用冷水浴对接受瓶冷却。 3、蒸馏时, 压力计所测压力很重要, 记录沸点时要记下相对应的压力。

七、课后习题 1、具有什么性质的化合物需用减压蒸馏进行提纯？ 2、使用水泵减压蒸馏时，应采取什么预防措施？ 3、使用油泵减压时，要有哪些吸收和保护装置？其作用是什么？ 4、当减压蒸完所要的化合物后，应如何停止减压蒸馏？为什么？