1、第二章第二章 初步實驗及物理常數測定初步實驗及物理常數測定第一節第一節 初步觀察實驗初步觀察實驗第二節第二節 物理常數的測定物理常數的測定u 思考題思考題第一節 初步觀察實驗l目的目的 通過簡單的試驗對試樣進行探索，對試樣的可能組成作通過簡單的試驗對試樣進行探索，對試樣的可能組成作初步判斷；使以后的分析工作方向更為明確；縮小試樣范圍，初步判斷；使以后的分析工作方向更為明確；縮小試樣范圍，節省分析時間。節省分析時間。 在初步實驗中肯定或否定的結果都能提供有用的信息。在初步實驗中肯定或否定的結果都能提供有用的信息。 由于初步實驗在指導以后的實驗、選擇分離方法等方面由于初步實驗在指導以后的實驗、選擇

2、分離方法等方面具有很重要的意義，因此，初步實驗應仔細進行，結論應力具有很重要的意義，因此，初步實驗應仔細進行，結論應力求準確。求準確。 初步試驗物理狀態顏色氣味水灼燒試驗光譜試驗元素定性薄層色譜溶度分組元素分析沒有檢出氮，在以后的分析中就可以不用考慮含氮化合物；在芳環試驗中得負結果時，就可以把有關芳香結構的一類化合物的檢測內容除去，這樣就可以把試驗范圍縮小。狀態 固體（晶形）固體（晶形） 液體液體注意試樣是注意試樣是 糊狀糊狀 膠體膠體 液體中是否有膠狀懸浮物等液體中是否有膠狀懸浮物等 試樣的物理狀態對于確定物質的結構也可提供有用的資料。試樣的物理狀態對于確定物質的結構也可提供有用的資料。例如

3、：烷基酚聚氧乙烯醚例如：烷基酚聚氧乙烯醚 n10時，室溫下為液體時，室溫下為液體 10n30時，室溫下為固體時，室溫下為固體 （ 故根據狀態可估計其加成數得多少。）故根據狀態可估計其加成數得多少。） 未知樣品的物理狀態，在查閱文獻時也是有用的，因為很多未知樣品的物理狀態，在查閱文獻時也是有用的，因為很多文獻都是把固體物和液體物分別列表，并對物理狀態進行的描述。文獻都是把固體物和液體物分別列表，并對物理狀態進行的描述。O EOn RH二、顏色 有些化合物具有特殊的顏色。如：有些化合物具有特殊的顏色。如： Cu的化合物的化合物都呈藍到藍綠色都呈藍到藍綠色 ； Cr的化合物的化合物根據共價態呈橙色（

4、根據共價態呈橙色（Cr 6+ ）或灰綠色（）或灰綠色（Cr 3+ ）；）； 偶氮化合物偶氮化合物常呈黃、橙或紅色常呈黃、橙或紅色 ； 醌式結構的醌式結構的，常為黃色等等。，常為黃色等等。 有顏色的化合物都含有發色基團和助色基團。有顏色的化合物都含有發色基團和助色基團。 三、氣味 各種化合物有特殊氣味，雖然有事這些氣味很難完各種化合物有特殊氣味，雖然有事這些氣味很難完全描述，但各類化合物間的氣味還是可以識別的。全描述，但各類化合物間的氣味還是可以識別的。 如：如： 醇與醚的氣味不同；醇與醚的氣味不同； 硫醇、異腈、不飽合脂肪烴、吡啶各有不同的硫醇、異腈、不飽合脂肪烴、吡啶各有不同的臭味；臭味；

5、苯甲醛、硝基苯等有苦杏仁味；苯甲醛、硝基苯等有苦杏仁味； 各種香料，如：香蘭醛、異戊酯、香豆內酯等各種香料，如：香蘭醛、異戊酯、香豆內酯等都都 有芳香味，但各有不同。有芳香味，但各有不同。 從化合物的氣味，也可以概括地推斷出他們從化合物的氣味，也可以概括地推斷出他們與結構之間的關系：與結構之間的關系：氣味的強弱與分子的揮發性有關，在同系物氣味的強弱與分子的揮發性有關，在同系物中，低分子量的液態化合物常較高分子量的中，低分子量的液態化合物常較高分子量的固體化合物具有較強的氣味。固體化合物具有較強的氣味。不飽和性愈大，氣味愈強。不飽和性愈大，氣味愈強。芳香族常較脂肪族的化合物的氣味弱。芳香族常較脂

6、肪族的化合物的氣味弱。某些同系化合物有類似的比較特殊的氣味。某些同系化合物有類似的比較特殊的氣味。 但有些商品為了調整其使用性能或改善其但有些商品為了調整其使用性能或改善其氣味，加入了某些成分，不要將這種添加劑的氣味氣味，加入了某些成分，不要將這種添加劑的氣味誤認為是主要成分。有時是由于含少量雜質之故，誤認為是主要成分。有時是由于含少量雜質之故，如：如：PDY油劑單體。所以根據氣味判別化合物或商品油劑單體。所以根據氣味判別化合物或商品的種類時要格外注意。的種類時要格外注意。低分子量的脂肪酸，甲、乙、丙、丁、戊等都有氣味；高分子量的C14的酸無氣味。不飽和烴氣味飽和烴氣味酯類大多具有類似水果香味

7、；低級酚類皆有類似苯酚的氣味；胺類皆有氨的臭味。低級脂肪酸有氣味，但芳香酸大都無臭味；脂肪族酸酐有刺激性臭味，而芳香族酸酐則沒有四、水的存在及揮發份u水影響物理常數的測定和許多分類實驗，因此分析水影響物理常數的測定和許多分類實驗，因此分析檢驗時應了解樣品中是否存在水。檢驗時應了解樣品中是否存在水。 檢驗方法：檢驗方法：u于于50mg無水無水CuSO4上加上液體上加上液體1滴，若顯藍色，表明有水滴，若顯藍色，表明有水u取取0.5ml試樣，加干燥試樣，加干燥KMnO4晶體一小粒，液體呈現紫色時，表晶體一小粒，液體呈現紫色時，表明有水。明有水。u 測含水量：測含水量：u 稱稱取一定量樣品（取一定量樣

8、品（m0）和稱量瓶（）和稱量瓶（m）的重量，烘干后，）的重量，烘干后，再次稱量（再次稱量（m1m）。）。u u 水水 100m0m1m0四、水的存在及揮發份u試樣中常含有揮發性溶劑（包括水）和無機鹽等，試樣中常含有揮發性溶劑（包括水）和無機鹽等，為對試樣的揮發份及有效成份做初步估計可進行以為對試樣的揮發份及有效成份做初步估計可進行以下實驗：下實驗：u烘燥實驗：烘燥實驗：u 取潔凈稱量瓶，稱取約取潔凈稱量瓶，稱取約5g試樣，放于烘箱中，于試樣，放于烘箱中，于105 烘烘 1h ，取出，冷卻，稱重：，取出，冷卻，稱重：u u 不揮發物不揮發物 100%u W稱量瓶重；稱量瓶重；W1稱量瓶和試樣重；

9、稱量瓶和試樣重；W2烘后稱量瓶和烘后稱量瓶和試樣重試樣重W2WW1W蒸餾實驗：蒸餾實驗：稱取約稱取約10g液體試樣，在微量蒸餾裝置中進行蒸餾液體試樣，在微量蒸餾裝置中進行蒸餾;用事先準備好的已知重量的稱量瓶分別收集各個餾分用事先準備好的已知重量的稱量瓶分別收集各個餾分;記下各餾分的沸點范圍及收集液的重量記下各餾分的沸點范圍及收集液的重量;低沸點組分和溶劑可被分離出來，用紅外光譜和氣相色譜低沸點組分和溶劑可被分離出來，用紅外光譜和氣相色譜可方便地進行定性和定量分析。可方便地進行定性和定量分析。 測得的試樣的沸點范圍只供分析時參考。測得的試樣的沸點范圍只供分析時參考。四、水的存在及揮發份五、灼燒試

10、驗 從樣品在灼燒是的現象可以得到有關用品種類從樣品在灼燒是的現象可以得到有關用品種類的線索。的線索。 灼燒操作：灼燒操作： 取取0.1g試樣，放在倒置的坩堝蓋中。用小火加熱，將火試樣，放在倒置的坩堝蓋中。用小火加熱，將火焰從上面直接施加于物料上，使其在揮發前進入燃燒。如焰從上面直接施加于物料上，使其在揮發前進入燃燒。如果物質炭化，就應增大火焰。果物質炭化，就應增大火焰。 灼燒試驗應注意下列現象：灼燒試驗應注意下列現象：樣品是否爆炸，若爆炸多為硝基化合物。樣品是否爆炸，若爆炸多為硝基化合物。 固體是否熔固體是否熔化，是否升華。化，是否升華。樣品燃燒時，其火焰的性質：樣品燃燒時，其火焰的性質：碳鏈

11、短的脂肪族化合物，燃燒時火焰幾乎無色；碳鏈短的脂肪族化合物，燃燒時火焰幾乎無色；含氧化合物，燃燒時出現藍色的火焰；含氧化合物，燃燒時出現藍色的火焰；含含C多的化合物燃燒時產生黑煙（如苯、萘、蒽等芳香多的化合物燃燒時產生黑煙（如苯、萘、蒽等芳香族化合物，烯類高分子化合物）；族化合物，烯類高分子化合物）；鹵代烴燃燒時產生白煙。鹵代烴燃燒時產生白煙。 多鹵化合物：不燃燒，只冒白煙；當火焰多鹵化合物：不燃燒，只冒白煙；當火焰 加到物質上加到物質上時才燃燒，并發煙。時才燃燒，并發煙。糖類：有燃糖味；糖類：有燃糖味；蛋白質類：有燃毛發味。蛋白質類：有燃毛發味。樣品燃燒時是否放出氣體：樣品燃燒時是否放出氣體

12、：水蒸氣：說明樣品潮濕，分解或含結晶水；水蒸氣：說明樣品潮濕，分解或含結晶水；NH3氣：可能為銨鹽、酰胺、腙或含氣：可能為銨鹽、酰胺、腙或含N化合物；化合物；HCI氣：有機鹵堿的鹽酸鹽、聚氯乙烯等；氣：有機鹵堿的鹽酸鹽、聚氯乙烯等；CO2氣：二元羥酸等；氣：二元羥酸等；SO2氣：可能為有機硫化物；氣：可能為有機硫化物；c.HCHO氣：可能為酚醛樹脂、甲醛縮合物。氣：可能為酚醛樹脂、甲醛縮合物。五、灼燒試驗灼燒后有無殘渣：灼燒后有無殘渣： 金屬有機化合物中除含汞、砷者能揮發不留殘渣外，金屬有機化合物中除含汞、砷者能揮發不留殘渣外，其它均有殘渣。其它均有殘渣。 灼燒后的白色殘渣中加水，若溶液是：灼

13、燒后的白色殘渣中加水，若溶液是：堿性：可能是堿性：可能是Na、K的碳酸鹽或的碳酸鹽或Ca、Mg的氯化物的氯化物酸性：磷酸（含酸性：磷酸（含P化合物）化合物）中性：中性：AI、Fe、Pb的氧化物或的氧化物或SiO2 若灼燒時分解：則可能是高分子化合物或生物堿等。若灼燒時分解：則可能是高分子化合物或生物堿等。五、灼燒試驗六、用薄層色譜法對試樣進行初步檢驗達到目的：檢驗試樣純度。對不同批號的商品進行比較，看其是否相同。對混合試樣中可能存在的成分進行探索。1.為混合物的分離探索條件操作演示七、元素定性分析 檢驗試樣中是否存在檢驗試樣中是否存在N、S、P、X等。等。 （具體內容在第三章介紹。具體內容在第

14、三章介紹。）八、溶度分組1、溶解的含義：、溶解的含義：當一個指定的溶質與一個指定的溶劑的混合物當一個指定的溶質與一個指定的溶劑的混合物在規定的情況下形成一個均勻的清亮的液體時，我們就說在規定的情況下形成一個均勻的清亮的液體時，我們就說該溶質溶于溶劑中。該溶質溶于溶劑中。在室溫下，在室溫下，0.1g固體或固體或0.2ml液體，制成液體，制成3%的溶的溶液，若液，若5min后溶液清亮，則認為溶解。后溶液清亮，則認為溶解。 物理溶解物理溶解 化學溶解化學溶解，只要溶質在溶劑中能起化學變化，不論變化以后是否形，只要溶質在溶劑中能起化學變化，不論變化以后是否形成清亮的溶液都稱為溶解。成清亮的溶液都稱為溶

15、解。八八. 溶度分組溶度分組八、溶度分組2、溶度分組的溶劑分類：、溶度分組的溶劑分類：從溶解以后的溶液中將溶劑用物理方法除去，從溶解以后的溶液中將溶劑用物理方法除去，收回的溶質仍與使用時一樣，這類溶劑就稱為惰性溶劑。收回的溶質仍與使用時一樣，這類溶劑就稱為惰性溶劑。（如水、醚、醇、苯等）（如水、醚、醇、苯等）如果溶解以后的溶液或懸浮液中，將溶劑用如果溶解以后的溶液或懸浮液中，將溶劑用物理方法除去，收回的溶質與使用時不同，這類溶劑稱為物理方法除去，收回的溶質與使用時不同，這類溶劑稱為反應性溶劑反應性溶劑 。（如。（如HCI、NaOH、NaHCO3溶液、磷酸、濃溶液、磷酸、濃H2SO4）3、溶度分

16、組常用溶劑：、溶度分組常用溶劑： 水、乙醚、水、乙醚、5%NaOH、 5%NaHCO3、5%HCI、冷濃、冷濃H2SO4、85%H3PO4 利用他們將有機物分成九組利用他們將有機物分成九組 八、溶度分組4、溶度分組不溶解未知物溶解溶解不溶解溶解不溶解溶解不溶解溶解不溶解含N、S不含N、S溶解不溶解溶解不溶解水醚5%NaOH I S1組 IIS2組5%NaHCO3 IIIA1組 IVA2組5%HCI VB組 VIM組冷濃H2SO4 IXI組VIIN1組VIIIN2組八、溶度分組5、進行溶度分組時應注意：、進行溶度分組時應注意：溶度分組應按上表的順序進行。溶度分組應按上表的順序進行。固體樣品應提純

17、，溶劑應分次加入，邊加邊搖。固體樣品應提純，溶劑應分次加入，邊加邊搖。水的溶解試驗可稍微加熱，然后冷卻，投入一小水的溶解試驗可稍微加熱，然后冷卻，投入一小粒晶體，看其是否有結晶析出。粒晶體，看其是否有結晶析出。作作HCI溶解試驗時應注意加溶劑時要慢，分次加入，溶解試驗時應注意加溶劑時要慢，分次加入，否則易造成混合，因為有些溶解產物不溶于過量否則易造成混合，因為有些溶解產物不溶于過量的鹽酸中。的鹽酸中。冷濃冷濃H2SO4時注意碳化、顏色變化、放熱、固體析時注意碳化、顏色變化、放熱、固體析出等現象。出等現象。九、光譜試驗發射光譜試驗：從光譜上可直接查出試樣中所含金發射光譜試驗：從光譜上可直接查出試

18、樣中所含金屬元素及非金屬元素屬元素及非金屬元素Si、P等。等。紫外光譜試驗：在定性分析時主要將用于檢測芳環、紫外光譜試驗：在定性分析時主要將用于檢測芳環、共軛雙鍵、吡啶等雜環，以及含羰基的化合物，也共軛雙鍵、吡啶等雜環，以及含羰基的化合物，也可以用最大吸收波長來推測一些結構細節。可以用最大吸收波長來推測一些結構細節。紅外光譜試驗：從光譜圖上可以得知樣品中含有哪紅外光譜試驗：從光譜圖上可以得知樣品中含有哪些官能團或結構因素，有時可以直接從涂上看出試些官能團或結構因素，有時可以直接從涂上看出試樣是哪一類化合物。樣是哪一類化合物。第二節 物理常數的測定熔點的測定沸點的測定比重的測定折射率的測定熔點的

19、測定熔點的測定沸點的測定沸點的測定比重的測定比重的測定折射率的測定折射率的測定熔點是物質的重要常數，純化合物若無分解或升熔點是物質的重要常數，純化合物若無分解或升華時，有一固定的熔點，化合物若不純，則熔點華時，有一固定的熔點，化合物若不純，則熔點降低，并且熔融溫度范圍變寬。降低，并且熔融溫度范圍變寬。試樣若不經提純，直接測定熔點時注意：試樣若不經提純，直接測定熔點時注意：物質的熔點范圍很窄，例如小于物質的熔點范圍很窄，例如小于2，則可認為是純物質。，則可認為是純物質。試樣在試樣在360 也不熔化，則可能是鹽類。也不熔化，則可能是鹽類。某些固體在熔化之前分解，如碳水化合物。某些固體在熔化之前分解

20、，如碳水化合物。某些固體先熔化，后分解，如變暗。某些固體先熔化，后分解，如變暗。l性質：熔點是物質的固有屬性。性質：熔點是物質的固有屬性。 兩個相同的物質混合后其熔點不變；兩個相同的物質混合后其熔點不變； 兩種不同的物質混合，則其混合熔點要比其中熔點低的物兩種不同的物質混合，則其混合熔點要比其中熔點低的物質的熔點還低幾度。質的熔點還低幾度。一、熔點的測定一、熔點的測定l根據上述性質可檢驗某個試樣是否為某已知物質。方法：分別測定試樣和已知物質的熔點，以及它們等量混合物的熔點。若試樣和已知物質為同一物質，則所測的三個數值應相等常用方法：熔點高于250 時，用。熔點儀較為方便；熔點測定器中裝有載熱液

21、體載熱液體 。測定樣品的光透過率，未熔化時，透過量保持不變。當有很少的固體熔化時，由于液體的光透過率遠遠大于固體，因此，控制中心此時顯示溫度，記下。至透過率最大（所有固體熔化成液體），并隨時間變化不再變化時，則再記下一個溫度，此時的溫度即為固體鄰熔化時的溫度。 為得到準確的測定結果，測得的熔點值熔點值應該校正校正。顯微熔點測定儀顯微熔點測定儀一、熔點的測定一、熔點的測定二、沸點的測定方法：取一個長5cm的小試管，加入0.5ml液體試樣，放入一個一端封口的倒置毛細管。將小試管附著在溫度計上，其試樣部分貼在溫度計的水銀球部分（如右圖）。插入液體石蠟浴中，深度約3cm。緩慢加熱，并不斷攪拌熱浴。至毛

22、細管口有一串穩定的小氣泡流出，停止加熱。 若樣品不純（如含少量水），此法不能得到正確結果，最好用分餾除去雜質或用干燥劑出去水分，然后再用此法測定。當液體很快進入毛細管時的溫度即為液體的沸點。三、比重的測定比重瓶法：比重瓶法： 取清潔干燥的比重瓶，放在分析天平上稱重。用移取清潔干燥的比重瓶，放在分析天平上稱重。用移液管移取蒸餾水至標線，放于液管移取蒸餾水至標線，放于20的恒溫水槽中，經的恒溫水槽中，經15min左右，左右，比重瓶內的水溫與水浴溫度達到平衡，在這樣的溫度下，調整比重瓶內的水溫與水浴溫度達到平衡，在這樣的溫度下，調整比重瓶的水恰好達到標線。然后把比重瓶從水浴中取出，用濾比重瓶的水恰好

23、達到標線。然后把比重瓶從水浴中取出，用濾紙把外面擦干，稱重。把水從比重瓶中倒出，烘干。紙把外面擦干，稱重。把水從比重瓶中倒出，烘干。 再用相同的方法冊同一比重瓶內所盛的試液的重量。再用相同的方法冊同一比重瓶內所盛的試液的重量。 根據下式求出比重：根據下式求出比重： d W1空比重瓶的重量空比重瓶的重量 W2瓶和蒸餾水的重量瓶和蒸餾水的重量 W3瓶和試液的重量瓶和試液的重量 W3W1W2W1三、比重的測定比重天平法 原理：在一個事先調整好，并處于平衡態的天平上，放上一個標準體積和重量的測錘，并使之浸沒在液體中，由于液體的浮力而使天平失去平衡，此時在懸掛測錘一側的橫梁上放置騎碼，使橫梁再度恢復平衡