實(shí)驗(yàn)室常用的加熱與冷卻方式

實(shí)驗(yàn)室常用的熱源有煤氣,、酒精和電能,。

為了加速有機(jī)反應(yīng),，往往需要加熱，從加熱方式來(lái)看有直接加熱和間接加熱,。在有機(jī)實(shí)驗(yàn)室里一般不用直接加熱,，例如用電熱板加熱圓底燒瓶，會(huì)因受熱不均勻,，導(dǎo)致局部過熱,，甚至導(dǎo)致破裂，所以,，在實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)則中規(guī)定禁止用明火直接加熱易燃的溶劑,。為了保證加熱均勻，一般使用熱浴間接加熱,，作為傳熱的介質(zhì)有空氣,、水,、有機(jī)液體、熔融的鹽和金屬,。根據(jù)加熱溫度,、升溫速度等的需要，常采用下列手段,。

1,、空氣浴

這是利用熱空氣間接加熱，對(duì)于沸點(diǎn)在80℃以上的液體均可采用,。把容器放在石棉網(wǎng)上加熱,，這就是zui簡(jiǎn)單的空氣浴。但是,，受熱仍不均勻,，故不能用于回流低沸點(diǎn)易燃的液體或者減壓蒸餾。半球形的電熱套是屬于比較好的空氣浴,，因?yàn)殡姛崽字械碾姛峤z是玻璃纖維包裹著的,，較安全，一般可加熱至400℃,，電熱套主要用于回流加熱,。蒸餾或減壓蒸餾以不用為宜，因?yàn)樵谡麴s過程中隨著容器內(nèi)物質(zhì)逐漸減少,，會(huì)使容器壁過熱,。電熱套有各種規(guī)格，取用時(shí)要與容器的大小相適應(yīng),。為了便于控制溫度,，要連調(diào)壓變壓器。

2,、水浴

當(dāng)加熱的溫度不超過100℃時(shí),，使用水浴加熱，水浴為較常用的熱浴,。

但是,，必須強(qiáng)調(diào)指出，當(dāng)用于鉀和鈉的操作時(shí),，決不能在水浴上進(jìn)行,。

使用水浴時(shí)，勿使容器觸及水浴器壁或其底部,。

如果加熱溫度稍高于100℃,，則可選用適當(dāng)無(wú)機(jī)鹽類的飽和水溶液作為熱溶液。

例如：

鹽類 飽和水  溶液的沸點(diǎn)（℃）

NaCl              109

MgSO4           108

KNO3            116

CaCl2             180

由于水浴中的水不斷蒸發(fā),，適當(dāng)時(shí)添加熱水,，使水浴中水面經(jīng)常保持稍高于容器內(nèi)的液面,。總之,，使用液體熱浴時(shí),，熱浴的液面應(yīng)略高于容器中的液面。

3,、油浴

適用100-250℃,，優(yōu)點(diǎn)是使反應(yīng)物受熱均勻，反應(yīng)物的溫度一般低于油浴液20℃左右,。

常用的油浴液有：

①甘油：可以加熱到140-150℃,，溫度過高時(shí)則會(huì)分解。

②植物油：如菜油,、蓖麻油和花生油等,，可以加熱到220℃，常加入1%對(duì)苯二酚等

抗氧化劑,，便于久用,，溫度過高時(shí)則會(huì)分解達(dá)到閃點(diǎn)時(shí)可能燃燒起來(lái)，所以,，使用時(shí)要

小心,。

③石蠟：能加熱到200℃左右，冷到室溫時(shí)凝成固體,，保存方便,。

④有機(jī)硅油：可以加熱到200℃左右，溫度稍高并不分解,，但較易燃燒,。用油浴加熱時(shí)，要特別小心,，防止著火,，當(dāng)油受熱冒煙時(shí)，應(yīng)立即停止加熱,。油浴中應(yīng)掛一支溫度計(jì),，可以觀察油浴的溫度和有無(wú)過熱現(xiàn)象,，便于調(diào)節(jié)火焰控制溫度,。

油量不能過多。否則受熱后有溢出而引起火災(zāi)的危險(xiǎn),。使用油浴時(shí)要極力防止產(chǎn)生可能引起油浴燃燒的因素,。

加熱完畢取出反應(yīng)容器時(shí)，仍用鐵夾夾住反應(yīng)容器使其離開液面懸置片刻,，待容器壁上附著的油滴完后,，用紙和干布揩干之,。

4、砂浴

砂浴一般是用鐵盆裝干燥的細(xì)海砂（或河沙）,，把反應(yīng)容器半埋砂中加熱,。加熱沸點(diǎn)在80℃以上的液體時(shí)可以采用，特別適用于加熱溫度在220℃以上者,，但砂浴的缺點(diǎn)是傳熱慢,，溫度上升慢，且不易控制,，因此,，砂層要薄一些。砂浴中應(yīng)插入溫度計(jì),。溫度計(jì)水銀球要靠近反應(yīng)器,。

5、金屬浴

選用適當(dāng)?shù)牡腿酆辖?，可加熱?50℃左右,，一般都不超過350℃。否則,，合金將會(huì)迅速氧化,。

冷卻與冷卻劑

在有機(jī)實(shí)驗(yàn)中，有時(shí)須采用一定的冷卻劑進(jìn)行冷卻操作,，在一定的低溫條件下進(jìn)行反應(yīng),，分離提純等。例如：

（1）某些反應(yīng)要在特定的低溫條件下進(jìn)行的,，才利于有機(jī)物的生成,，如重氮化反應(yīng)一般在0℃-5℃進(jìn)行；

（2）沸點(diǎn)很低的有機(jī)物,，冷卻時(shí)可減少損失,；

（3）要加速結(jié)晶的析出；

（4）高度真空蒸餾裝置（一般有機(jī)實(shí)驗(yàn)很少運(yùn)用）,。

根據(jù)不同的要求,，選用適當(dāng)?shù)睦鋮s劑冷卻，zui簡(jiǎn)單的是用水和碎冰的混合物,，可冷卻至0℃-5℃,，它比單純用冰塊有較大的冷卻效能。因?yàn)楸旌衔锱c容器的器壁充分接觸,。若在碎冰中酌加適量的鹽類,，則得冰鹽混合冷卻劑的溫度可在0℃以下，例如：普通常用的食鹽與碎冰的混合物（33：100）,，其溫度可由始溫-1℃降至-21.3℃,。但在實(shí)際操作中溫度約-5℃~-18℃,。冰鹽浴不宜用大塊的冰，而且要按上述比例將食鹽均勻撤布在碎冰上,，這樣冰冷效果才好,。

溶劑類干燥與干燥劑

有機(jī)物干燥的方法大致有物理方法（不加干燥劑）和化學(xué)方法（加入干燥劑）兩種。物理方法如吸收,、分餾等,，近年來(lái)應(yīng)用分子篩來(lái)脫水，在實(shí)驗(yàn)室中常用化學(xué)干燥法,，其特點(diǎn)是在有機(jī)液體中加入干燥劑,，干燥劑與水起化學(xué)反應(yīng)(例如Na＋H2O→NaOH+H2↑)或同水結(jié)合生成水化物，從而除去有機(jī)液體所含的水分,，達(dá)到干燥的目的,。用這種方法干燥時(shí)，有機(jī)液體中所含的水分不能太多（一般在百分之幾以下）,。否則,，必須使用大量的干燥劑，同時(shí)有機(jī)液體因被干燥劑帶走而造成的損失也較大,。

一,、液體干燥

常用干燥劑

常用干燥劑的種類很多，選用時(shí)必須注意下列幾點(diǎn)：

①干燥劑與有機(jī)物應(yīng)不發(fā)生任何化學(xué)變化,，對(duì)有機(jī)物亦無(wú)催化作用,；

②干燥劑應(yīng)不溶于有機(jī)液體中；

③干燥劑的干燥速度快,，吸水量大,，價(jià)格便宜。

常用干燥劑有下列幾種：

（1）無(wú)水氯化鈣價(jià)廉,、吸水能力大,，是zui常用的干燥劑之一，與水化合可生成一,、二,、四或六水化合物（在30℃以下）。它只適于烴類,、鹵代烴,、醚類等有機(jī)物的干燥，不適于醇,、胺和某些醛,、酮,、酯等有機(jī)物的干燥,，因?yàn)槟芘c它們形成絡(luò)合物,。也不宜用作酸（或酸性液體）的干燥劑。

（2）無(wú)水硫酸鎂它是中性鹽,，不與有機(jī)物和酸性物質(zhì)起作用,。可作為各類有機(jī)物的干燥劑,，它與水生成MgSO4·7H2O（48℃以下）,。價(jià)較廉，吸水量大,，故可用于不能用無(wú)水氯化鈣來(lái)干燥的許多化合物,。

（3）無(wú)水硫酸鈉，它的用途和無(wú)水硫酸鎂相似,，價(jià)廉,，但吸水能力和吸水速度都差一些。與水結(jié)合生成NaSO4·10H2O（37℃以下）,。當(dāng)有機(jī)物水分較多時(shí),，常先用本品處理后再用其它干燥劑處理。

（4）無(wú)水碳酸鉀,、吸水能力一般,，與水生成K2CO3·2H2O，作用慢,，可用干燥醇,、酯、酮,、腈類等中性有機(jī)物和生物堿等一般的有機(jī)堿性物質(zhì),。但不適用于干燥酸、酚,、或其它酸性物質(zhì),。

（5）金屬鈉、醚,、烷烴等有機(jī)物用無(wú)水氯化鈣或硫酸鎂等處理后,，若仍含有微量的水分時(shí)，可加入金屬鈉（切成薄片或壓成絲）除去,。不宜用作醇,、酯、酸,、鹵烴,、醛、酮及某些胺等能與堿起反應(yīng)或易被還原的有機(jī)物的干燥劑。

液態(tài)有機(jī)化合物干燥的操作

液態(tài)有機(jī)化合物的干燥操作一般在干燥的三角燒瓶?jī)?nèi)進(jìn)行,。把按照條件選定的干燥劑投入液體里,，塞緊（用金屬鈉作干燥劑時(shí)則例外，此時(shí)塞中應(yīng)插入一個(gè)無(wú)水氯化鈣管,，使氫氣放空而水氣不致進(jìn)入）,，振蕩片刻，靜置,，使所有的水分全被吸去,。如果水分太多，或干燥劑用量太少,，致使部分干燥劑溶解于水時(shí),，可將干燥劑濾出，用吸管吸出水層,，再加入新的干燥劑,，放置一定時(shí)間，將液體與干燥劑分離,，進(jìn)行蒸餾精制,。

二、固體的干燥

從重結(jié)晶得到的固體常帶水分或有機(jī)溶劑,，應(yīng)根據(jù)化合物的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行干燥,。

（1）自然晾干

這是zui簡(jiǎn)便，的干燥方法,。把要干燥的化合物先在濾紙上面壓平,，然后在一張濾紙上面薄薄地?cái)傞_，用另一張濾紙復(fù)蓋起來(lái),，在空氣中慢慢地涼干,。

（2）加熱干燥

對(duì)于熱穩(wěn)定的固體可以放在烘箱內(nèi)烘干，加熱的溫度切忌超過該固體的熔點(diǎn),，以免固體變色和分解,，如屬需要可在真空恒溫干燥箱中干燥。

（3）紅外線干燥

特點(diǎn)是穿透性強(qiáng),，干燥快,。

（4）干燥器干燥

對(duì)易吸濕或在較高溫度干燥時(shí)，會(huì)分解或變色的可用干燥器干燥,，干燥器有普通干燥器和真空干燥器兩種,。