1、化学专业实验讲义化学专业教研室编山东轻工业学院2009.10化学专业实验讲义 I目 录无机化学综合设计实验 1实验一 废旧干电池的回收利用 1实验二 从海带中提取碘 3分析化学综合设计实验 4实验一 Pb3O4 组成的测定 .4有机化学综合设计实验 5实验一 双丙酮丙烯酰胺的合成 5实验二 植物色素的提取 7物理化学综合设计实验 11实验一 表面活性剂的物理化学性质研究 11实验二 苯的稳定化能的测定及量子化学计算 12化学专业实验 15实验一 Co(NH3)6Cl3 和Co(NH 3)5ClCl2 的制备及电导测定 .15实验二 杂多化合物 K5CoW12O4020H2O 的合成与鉴定 16
2、实验三 乙酰水杨酸（阿斯匹林）的合成 17实验四 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合（有机玻璃板的制备） 19实验五 水质稳定剂 低分子量聚丙烯酸（钠盐）的合成和分析 20实验六 醋酸乙烯酯的乳液聚合 22实验七 双酚 A 环氧树脂的制备 23实验八 化学氧化聚合制备聚苯胺 26化学专业实验讲义 1无机化学综合设计实验实验一 废旧干电池的回收利用1.1 实验目的1了解电池的分类、构造、基本工作原理、主要用途及对环境的危害。2根据 C, MnO2, NH4Cl, ZnCl2 等物质的性质差异，联系溶解、过滤、蒸发、结晶、加热、灼烧等实验操作，探索将 MnO2, NH4Cl, ZnCl2 从混合物中逐一分离
3、出来的方法，以及 NH4+, Zn2+, MnO2 的检验操作。3通过回收干电池，防止污染，变废为宝，增强环保意识。 4通过实践感悟求知过程，拓展知识面，巩固实验操作技能，锻炼思维品质，培养创新能力。5学习科技论文的书写格式。1.2 实验方式查阅资料、设计实施方案、分组实验（每班四人一组） ，撰写小论文。1.3 实验准备1每一小组自备 1 号废干电池一对（或 5 号废干电池 6 个） 、一把小刀；到图书馆查阅有关电池知识的书刊资料，下载、阅读、保留备用。2根据实验方案设计实验提纲，讨论实验关键步骤及安全注意事项。 1.4 实验原理日常生活用的干电池为锌锰干电池，其负极是作为电池壳体的锌电极，正
4、极是被MnO2 包围的石墨电极，电解质是氯化锌与氯化铵的糊状物。图 1.1 是一节干电池的剖面图。回收废干电池可以得到很多有用的物质，如：铜，锌，二氧化锰，碳棒等。为了防止锌皮快速氧化造成电解质的泄漏，常在锌皮中掺入汞，形成锌汞齐，而汞对环境有较大的危害性，因此废干电池的回收利用是一举两得的事。干电池正极上的铜帽是铜合金，回收可以制得相应的铜化合物。干电池的外壳由锌制成，剥取外壳，洗净后可得锌片；也可以加热熔化（在陶瓷坩埚中加热到 419.5 C） ，杂质浮于液面，刮去杂质，锌液倒在漏勺上，锌液穿过小孔流入冷水中形成锌粒。干电池中的黑色物质是由碳粉，二氧化锰，NH 4Cl 和 ZnCl2 等组
5、成，经水洗分离可溶性物质 NH4Cl 和 ZnCl2，沉淀经灼烧除去有机物得 MnO2。NH 4Cl 的提取可以根据它与ZnCl2 溶解度的不同来分离。1.5 实验用品化学专业实验讲义 2废干电池，甲醛，NaOH，浓 HCl，浓硫酸，双氧水，漏勺，酚酞，蒸发皿，天平，吸滤装置，滴定管，平口螺丝刀，钳子，剪刀。1.6 实验内容（供参考）1材料准备取一个废干电池，剥去外层包装纸，撬去顶盖，用小刀挖去沥青层，用钳子慢慢拔出碳棒；用剪刀将废干电池外壳剥开，倒出里面碳粉、二氧化锰、NH 4Cl 和 ZnCl2 等黑色混合物。2从黑色混合物中提取氯化铵（1）取适量黑色混合物倒入烧杯中，加入适量蒸馏水（50
6、 mL） ，搅拌、溶解、过滤；滤液用以提取 氯化铵，滤渣用以制备二氧化锰。（2）将滤液倒入蒸发皿，加热蒸发，待留有少量母液时，停止加热，冷却后得氯化铵固体。测定氯化铵含量：取适量固体氯化铵放入 250 mL 锥形瓶，加入蒸馏水，甲醛（用酚酞为指示剂） ，摇匀静置，用 0.1 M NaOH 标准溶液滴定，计算 NH4Cl 含量。3从黑色混合物中提取 MnO2将上一步的滤渣放入蒸发皿，加热搅拌灼烧，去除有机物，冷却得到 MnO2。将 MnO2 与苛性钾混合在空气中加热熔融，可得到 K2MnO4，再以镍为阳极，铁为阴极，将所得 K2MnO4电解，得到 KMnO4。4由锌皮制备 ZnSO47H2O将锌
7、皮用适量酸溶解，加热，反应完全后，过滤。将滤液加热煮沸，加入双氧水，不断搅拌下滴入 2 M NaOH 溶液，逐渐有大量白色沉淀产生。继续滴定至 PH=8 为止。将沉淀转入烧杯中，加入适量硫酸，将溶液加热至沸，转入蒸发皿，蒸至出现晶膜，自然冷却，抽滤，将所得晶体吸干，称量，计算得到 ZnSO47H2O 产率。5 回收铜收集铜帽，用稀硫酸加热、溶解得到硫酸铜溶液，溶液过滤，转入蒸发皿。1.7 注意事项1实验开始前应准确称量干电池的质量，实验过程中准确称量收集的干电池的各部分物质。2为了实验安全，由锌皮制备硫酸锌应在老师指导下进行。1.8 思考题 1. 如何利用滤液中的锌盐制备氧化锌半导体材料？往滤
8、液中加入氨水时，为什么会出现土黄色浑浊？它们是什么？2滤液中总有少量的锰离子，如何将其与锌离子分开？1.9 结果与讨论从实验结果讨论废干电池回收利用的现实价值。参考资料1 浙大、华东理工大、川大合编，殷学锋主编，新编大学化学实验，北京：高教出版社，2002。2 邱光正、张天秀、刘耘主编，大学基础化学实验，济南：山东大学出版社，2000。3 成都科技大学、浙江大学合编，分析化学实验（第二版） ，北京：高等教育出版社，1989 年。 4 刘耘、周磊主编，无机及分析化学，济南：山东大学出版社，2001 年。5 日本化学会编，无机化合物合成手册，第二卷，曹素忱等译，北京：化工出版社。化学专业实验讲义
9、36 中山大学等校编，无机化学实验，北京：高等教育出版社。实验二 从海带中提取碘2.1 实验目的1认识从植物中提取有用化学品的价值和意义，了解单质碘的用途。2熟悉碘离子、碘酸根和单质碘之间的化学反应和单质碘的化学测定方法。3学习萃取和蒸馏的基本操作。2.2 实验原理碘是动植物和人体所必需的微量元素，也是制造无机和有机碘化物的基本原料，特别是在医药方面用途很大。碘在海洋中含量甚微，但某些海洋植物，如海带、海藻等具有选择性地吸收和富集碘的能力；如干海带中碘含量约为 0.5%。海带产量高，价廉易得，是提取碘的一种重要原料。从海带中提取碘的方法很多，如离子交换法，空气吹出法等。在碘提取过程中，先用浸泡
10、或焙烧使海带中的碘转化为无机碘化物或碘酸盐形式进入溶液或灰分中，然后采用氧化析碘，常用的氧化剂又重铬酸钾、氯气、过氧化氢、氯酸钾、二氧化锰等，但这些氧化剂有将碘继续氧化成碘酸盐的可能，实验过程不好控制。有文献报道，采用弱氧化剂亚硝酸盐，能够使氧化过程停留在生成单质碘，而不被进一步氧化。析出的碘，再用萃取法收集，能够使原料中的碘损失小，收率高。干海带中的碘经焙烧后，主要形成无机碘化物，浸泡后进入溶液，调整溶液的 pH 值，使溶液曾酸性，用亚硝酸钠氧化，再经萃取、歧化、析碘。其反应如下：2I- + 4H+ + 2NO2- = I2 + 2NO + 2H2O3I2 + 6OH- = IO3- + 5
11、I- + 3H2OIO3- + 5I- + 6H+ = 3I2 + 3H2O2.3 实验材料和试剂 实验材料：干海带（市售） ；试剂：四氯化碳、盐酸、氢氧化钠、亚硝酸钠2.4 实验步骤1称取干海带 20 g，除去表面杂质，并将其剪成碎片，置于一 500 mL 的烧杯中，加入适量 100 mL 0.1 M 的氢氧化钠溶液，小火加热煮沸 0.5 h 后，慢慢升温蒸干其中的水分。2将烧杯中的海带转移至一 100 mL 的坩埚中，用少量水冲洗烧杯后转移至坩埚中；将坩埚置于马弗炉中，于 300 C 保温 2 h，其间观察坩埚中海带的变化。3将坩埚中的灰分转移至一 100 mL 的烧杯中，用少量水浸泡煮沸
12、，过滤，连续处理3-4 次，将滤液合并；加热浓缩，浓缩液用 6 M 的盐酸溶液酸化至 pH1，搅拌下滴加饱和亚硝酸钠溶液，此时可观察到有单质碘析出。4将烧杯中的混合物转移至分液漏斗中，用适量 CCl4 萃取（CCl 4 加入量约为浓缩液体积的 1/21/3） ，观察有机层的颜色。往分液漏斗中加入适量 5 M 的 NaOH 溶液，观察有机层的颜色变化，回收有机层。化学专业实验讲义 45水层用 6 M 的盐酸溶液重新酸化，重新析出碘，分离，精制。2.5 思考题1干海带焙烧前为什么要先加入碱溶液煮沸半小时？ 2.为什么要重新酸化析碘？还可以采用哪些方法是有机相中的碘析出？3. 碘精制的方法有哪些？4
13、. 为什么采用亚硝酸盐氧化？采用重铬酸盐、 （高）氯酸盐和双氧水氧化是否可行？为什么？参考文献1 周令芬，新法从海带中提取碘J. 海南大学报（自然科学版） ，1997，15:(3),236.2 崔克宇，刘少春，王悦，吕明，韩磊，从海带中提取碘的实验研究 J.吉林师范大学学报（自然科学版） ，2007,(4),38.分析化学综合设计实验实验一 Pb3O4 组成的测定1.1 实验目的1测定 Pb3O4 的组成。2进一步练习碘量法操作。1.2 实验原理Pb3O4 为红色粉末状固体，欲称铅丹或红丹。该物质为混合价态氧化物，其化学式可写成 PbII2PbIVO4 即式中氧化数为+2 的 Pb 占 2/3
14、，而氧化数为+4 的 Pb 占 1/3。Pb 3O4 与HNO3 反应时，由于 PbO2 的生成，固体的颜色很快从红色变为棕黑色：Pb3O4 + 4 HNO3 = PbO2 + 2 Pb(NO3)2 + 2 H2O很多金属离子均能与多齿配体 EDTA 以 1:1 的比例生成稳定的螯合物，以+2 价金属离子 M2+为例，其反应如下：M2+ + EDTA4- = MEDTA2-因此，只要控制溶液的 PH，选用适当的指示剂，就可用 EDTA 标准溶液，对溶液中的特定金属离子进行定量测定。本实验中 Pb 3O4 经 HNO3 作用分解后生成的 Pb2+，可用六亚甲基四胺控制溶液的 PH 为 56，以二
15、甲酚橙为指示剂，用 EDTA 标准液进行测定。PbO2 是种很强的氧化剂，在酸性溶液中，它能定量地氧化溶液中的 I-：PbO2 + 4 I- + 4 HAc = PbI2 + I2 + 2 H2O + 4 Ac-从而可用碘量法来测定所生成的 PbO2。1.3 实验仪器和药品仪器：分析天平、台秤、称量瓶、干燥器、量筒（10 mL，100 mL） 、烧杯（50 mL） 、锥形瓶（250 mL） 、吸滤瓶、布氏漏斗、酸式滴定管（50 mL） 、碱式滴定管（50 mL） 、洗瓶、水泵固体药品：四氧化三铅（A.R.） ，碘化钾（A.R.） ；液体药品：HNO 3 (6 mol/L)、EDTA标准溶液(0
16、.01 mol/L)、Na 2S2O3 标准溶液(0.01 mol/L)、NaAc-HAc (1:1) 混合液、NH 3H2O (1:1)、六亚甲基四胺（20% ） 、淀粉（2% ）化学专业实验讲义 5材料：滤纸、PH 试纸1.4 实验步骤1.4.1 Pb3O4 的分解用差量法准确称取 0.5g 干燥的 Pb3O4，把它置于 50 mL 的小烧杯中，同时加入 2 mL 6mol/L 的 HNO3 溶液，用玻璃棒搅拌，使之充分反应，可以看到红色的 Pb3O4 很快变为棕黑色的 PbO2。接着吸滤将反应产物进行固液分离，用蒸馏水少量多次地洗涤固体，保留滤液及固体供下面实验用。思考题：能否加其它酸如
17、 H2SO4 或 HCl 溶液使 Pb3O4 分解？为什么？1.4.2 PbO 含量的测定 把上述滤注全部转入锥形瓶中，往其中加入 46 滴二甲酚橙指示剂，并逐滴加入 1:1的氨水，至溶液由黄色变为橙色，再加入 20%的六亚甲基四胺至溶液呈稳定的紫红色（或橙红色） ，再过量 5 mL，此时溶液的 PH 为 56。然后以 EDTA 标准液滴定溶液由紫红色变为黄色时，即为终点。记下所消耗的 EDTA 溶液的体积。1.4.3 PbO2 含量的测定将上述固体 PbO2 连同滤纸一并置于另一只锥形瓶中，往其中加入 30 mL HAc 与 NaAc混合液，再向其中加入 0.8 g 固体 KI，摇动锥形瓶，
18、使 PbO2 全部反应而溶解，此时溶液呈透明棕色。以 Na2S2O3 标准溶液滴定至溶液呈淡黄色时，加入 1 mL 2%淀粉液，继续滴定至溶液蓝色刚好褪去为止，记下所用去的 Na2S2O3 溶液的体积。思考题：PbO 2 氧化 I- 需在酸性介质中进行，能否加 HNO3 或 HCl 溶液以替代 HAc？为什么？1.5 实验数据处理由上述实验算出试样中+2 价铅与+4 价铅的摩尔比，以及 Pb3O4 在试样中的质量分数。本实验要求，+2 价铅与+4 铅摩尔比为 20.05，Pb 3O4 在试样中的质量分数应大于或等于 95%方为合格。1.6 思考题1从实验结果，分析产生误差的原因。 2自行设计另
19、外一个实验，以测定 Pb3O4 的组成。参考文献分析化学实验，武汉大学主编，高等教育出版社，2002.有机化学综合设计实验实验一 双丙酮丙烯酰胺的合成双丙酮丙烯酰胺(Daceton acrylamide, DAAM)，别名：双胺-N-（1,1-二甲基-3-氧代丁基）丙烯酰胺, 分子式 C9H15NO2，分子量 169.22。DAAM 为白色或淡黄色片状结晶，熔点56.557.0，沸点 120，闪点 126（开放式） ；粘度 17.9 cp (60) ，比重 0.998（60） 。化学专业实验讲义 6CH2HOCNHCH3H32COH3双丙酮酰胺的结构式 双丙酮丙烯酰胺是一种重要的精细化工产品，
20、除可用作均聚物之外，还可作为聚合物改性用单体进行共聚。可与其共聚的单体主要有，甲基丙烯酸甲脂、苯乙烯、乙酸乙烯脂、氯乙烯、马来酸酐、硬脂酸、N- 乙烯基吡咯烷酮、偏氯乙烯、丙烯腈、甲基乙烯基酮、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸乙脂、丙烯酸丁脂、丙烯酸-2- 乙基己脂、丁二烯等。这些均聚物和共聚物用途十分广泛，如用于涂料、胶粘剂、日化、环氧树脂固化剂、感光树脂助剂、纺织助剂、医疗卫生等领域。随着技术进步和发展，双丙酮丙烯酰胺新的应用领域逐渐得到开发，因此双丙酮丙烯酰胺应用领域逐渐得到开发，双丙酮丙烯酰胺应用和发展前景十分广阔。1.1 实验目的1学习回流、蒸馏、搅拌、控温、萃取、重结晶等操作在合成中的
21、综合运用。2学习探索有机产品工艺条件的实验方法及数据处理。1.2 实验原理1. 二丙酮醇的合成2. 噁嗪硫酸盐的合成OCH3H ONCH323+CH2CHNH2SO4 CHCH22SO4.CH3H33CH反应历程：化学专业实验讲义 73. 双丙酮丙烯酰胺的合成 OCH3ON CH3OCHCH22SO4.CH3H3C3H NaOH NCHCH2CH321.3 仪器药品250mL 四口瓶, 100mL 滴液漏斗，250mL 梨形分液漏斗，抽滤装置，100mL 锥形瓶，100mL 烧杯，500mL 烧杯，显微熔点仪。丙酮，丙烯腈，浓硫酸，甲苯，氢氧化钠，PH 试纸1.4 实验步骤1. 噁嗪硫酸盐的合
22、成四口瓶中安装上机械搅拌、回流冷凝管、滴液漏斗、温度计。取 0.5mol 丙酮，按照 n双丙酮醇 ：n 丙烯腈 ：n 浓硫酸 = 1：1.2：2.2 的比例称取丙烯腈和浓硫酸（代表摩尔数） 。将浓硫酸加入 250 mL 四口烧瓶中。将丙烯腈与丙酮混合，加入滴液漏斗中。将反应瓶放入冰浴中，开动搅拌，将滴液漏斗中液体慢慢滴加到反应瓶中，约 1 小时左右滴完，滴加过程中保持温度 05C。然后将温度缓慢升温至 4042C，保持温度反应 3 小时。降温至15C。滴液漏斗中加入 80 mL 丙酮，搅拌下滴加到反应瓶中，控制滴加速度，使温度不超过20C。加完后搅拌 1 小时。抽滤，得到白色固体。用 10mL
23、 丙酮洗涤 2 次。所得固体放入干燥器中干燥过夜。称重，计算产率。2. 双丙酮丙烯酰胺的合成将所得的噁嗪硫酸盐溶于 50 mL 水中，加入四口瓶中，并加入 80 mL 甲苯，开动搅拌混合均匀。根据噁嗪硫酸盐的重量，称取适量的 NaOH 配成饱和溶液用于中和噁嗪硫酸盐。化学专业实验讲义 8将所配溶液加入滴液漏斗中，慢慢滴加到四口瓶中，滴加过程温度不超过 20C。 加完后搅拌 0.5 小时。将混合物转入分液漏斗中，静止分层。有机层蒸馏出约 40 mL 甲苯，剩余物转移到烧杯中静止冷却，析出固体。抽滤，干燥，称重，测熔点。3. 合成工艺条件研究按照上述步骤，保持其它条件不变，将保温反应时间分别变为
24、2 小时，4 小时，5 小时进行反应，记录产品的产量和熔点。按照上述步骤，保持其它条件不变，将反应温度分别改为 30 C、50 C、55 C 进行反应，记录产品的产量和熔点。1.5 数据处理将每次实验所得产品的产量（g）对反应时间（t）及反应温度（T）作图，找出反应时间和反应温度的最佳条件。1.6 思考题1. 反应开始时，为什么要控制温度 05C？2. 该反应容易发生哪些副反应？参考文献1. Organic Syntheses, CV 1, 1992. 苏碧泉,盛丽,牛克彦. 双丙酮丙烯酰胺的合成J. 当代化工 , 2003, (04): 12-13实验二 植物色素的提取2.1 薄层色谱法简介
25、薄层色谱法（Thin Lager Chromatography） （缩写为 TLC）是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术。最典型的在玻璃板上均匀铺上一薄层吸附剂，制成薄层板，用毛细管将样品溶液点在起点处，把此薄层板置于盛有溶剂的容器中，待溶液到达前沿后取出，晾干，喷以显色剂，测定色斑的位置。由于层析是在薄层板上进行，故称为薄层层析。根据铺上薄层的固体的性质，薄层层析可分为：（1）吸附层析，是用硅胶、氧化铝等吸附剂铺成的薄层，这就是利用吸附剂对不同组分吸附能力的差异从而达到分离的方法；（2）分配薄层层析可，是由支持剂如硅胶纤维素的铺成的薄层；（3）离子交换层析，由含有交换基团的纤维
26、素铺成的薄层，根据离子交换原理而达到分离。1 吸附剂最常用于 TLC 的吸附剂为硅胶和氧化铝两种吸附剂，其中最常用的为氧化铝 G 和硅胶 G。（1） 硅胶 常用的商品薄层层析用的硅胶为：硅胶 H不含粘合剂和其它添加剂的层析用硅胶硅胶 G含煅烧过的石膏（CaSO 4.1/2H2O）作粘合剂的层析用硅胶。标记 G 代表石膏（Gypsum）硅胶 HF254含荧光物质层析用硅胶，可用于 254 nm 的紫外光下观察荧光。硅胶 GF254含煅烧石膏、荧光物质的层析用硅胶。（2）氧化铝 与硅胶相似。商品氧化铝也有 Al2O3-G, Al2O3-HF254, Al2O3-GF254.化学专业实验讲义 92薄
27、层板的制备和活化（1） 制备 薄层载片 如是新的玻璃板（厚约 2.5 mm） ，切割成 150*30*2.5 mm 或100*30*2.5 mm 的载玻片，水洗，干燥。如果重新使用的载玻片。要用洗衣粉和水洗，用水淋洗，用 50%甲醇溶液淋洗，让片完全干燥。取用时应让手指接触片的边缘，因为指印沾污片的表面上将使吸附剂难于铺在片上。硬质塑料膜也可作为载片。（2）制备浆料容器：高型烧杯或带螺旋盖的广口瓶。操作：制成浆料的要求要均匀，不带团块，粘稠适当。为此，应将吸附剂慢慢地加至溶剂中，边加边搅拌。如果将溶剂加至吸附剂中常常会出现团块状，加料毕，剧烈搅拌，最好用广口瓶，旋紧盖子，将瓶剧烈摇动，保证充分
28、混合。一般 1 g 硅胶 G 需要 0.5%羧甲基纤维素钠（CMC）清液 34 mL 或约 3 mL 氯仿；1 g氧化铝 G 需 0.5% CMC 清液约 2 mL。不同性质的吸附剂用溶剂是有所不同，应根据实际情况予以增减。按照上述规格的载玻片，每块约用 1 g 硅胶 G。将浆料采取下列三种方法铺层：薄层的厚度位 0.251 mm，厚度尽量均匀。否则，在展开时溶剂前沿不齐。 平铺法 可用资质的涂布器图布（见图 2-58） 。将洗净的几块玻璃片在涂布器中间摆好，上下两边各夹一块比前者厚 0.251 mm 的玻璃板，将浆料倒入涂布器的槽中，然后将涂布器自坐向右推去即可将浆料均匀铺成玻璃板上。若无涂
29、布器，也可将浆料倒在左边的玻璃板上，然后用边缘光滑的不锈钢尺或玻璃片将浆料自左向右刮平，即得一定厚度的薄层。 倾注法 将调好的浆料倒在玻璃板上，用收左右摇晃，是表面均匀光滑（必要时可于平台处让一端触台面另一端轻轻跌落数次并互换位置） 。然后，把薄层板放于已校正水平面的平板上晾干。 浸涂法 将载玻片浸入盛有浆料的容器中，浆料高度约为载玻片长度的 5/6，使载玻片涂上一层均匀的吸附剂1。化学专业实验讲义 10操作是：在带有螺旋盖的瓶子中盛满浆料（1 g 硅胶 G 需要 3 mL 氯仿或需要 3 mL 氯仿-乙醇混合物（体积比为 2:1） ，在不断搅拌下慢慢将硅胶加入于氯仿中，盖紧，用力振摇。使之成
30、均匀糊状） ，选取大小一直的载玻片紧贴在一起，两块同时浸涂。因为浆料在放置时会沉积，故浸涂之前均应将其剧烈振摇。用拇指和食指捏住玻璃片上端（参看图 2-59）缓慢地均匀地将片浸入浆料中并取出多余的浆料任其自动滴下，直至大部分溶剂已挥发后将两块分开，放在水平板上晾干。若浆料太稠，涂层可能太后，甚至不均匀，若浆料稀薄，则可能是涂层薄。若出现上述两种情况，须调整粘稠度。要掌握铺层技术，反复实践是必要的。薄层板的活化温度，硅胶板于 105110烘 30 min，氧化铝板于 150160烘 4 h，可得- 活性级的薄层，活化后的薄层板放在干燥器内保存备用。以上介绍的是湿法铺层的操作，至于干法不介绍了。3
31、点样在距薄层长端 810 mm 处，划一条线，作为起点线。用毛细管（内径小于 1 mm）吸取样品溶液（一般以氯仿、丙酮、甲醇、乙醇、苯、乙醚或四氯化碳等作溶剂，配成 1%溶液）垂直地轻轻接触到薄层的起点线上。如溶液太稀，一次点样不够，第一次点样干后，在点第二次、第三次，多次点样是，每次点样都应在同一圆心上。点的次数依样品溶液浓度而定，一般为 25 次。若样品量太少时，有的成分不易显出；若量太多时易造成斑点过大，互相交叉或拖尾，不能得到很好的分离。点样后的斑点直径以扩散成 12 mm 圆点为度。若为多处点样时，则点样间距为 11.5 cm。4展开薄层的展开需在密闭的容器中进行。先将选择的展开剂2
32、放在色谱器中，使色谱器内空气饱和 510 min，再将点样好试样的薄层板放入色谱器中进行展开。点样的位置必须在展开剂液面之上。当展开剂上升到薄层的前沿（离顶端 510 mm）或各组分已明显分开时，取出薄层板放平晾干，用铅笔或小针划前沿的位置后即可显色。根据 Rf 值的不同对个组分进行鉴定。5显色展开完毕，取出薄层板，划出前沿线，如果化合物本身有颜色，就可直接观看它的斑点。如果本身无色，可先在紫外线下观察有无荧光斑点，用小针在薄层上划出斑点的位置。也可在溶剂蒸发前用显色剂喷雾显色。不同类型的化合物需用不同的显色剂。凡可用于纸色谱的显色剂都可用于薄层色谱，薄层色谱还可使用腐蚀性的显色剂如浓硫酸、浓
33、盐酸和浓磷酸等。对于未知的样品显色剂是否合适，可先取样品溶液一滴，点在滤纸上，然后滴加显色剂，观察有否色点产生。也可将薄层板除去溶剂后，放在含有少量碘的密闭容器中显色来检查色点，许多化合物都能和碘成黄棕色斑点。但当碘蒸气挥发后，棕色斑点即易消失（自容器取出后，呈现的斑点一般于 23 s 内消失） ，所以显色后，应即用铅笔或小针标出斑点的位置，计算出 Rf 值。一些常用显色剂见表 2-1。表 2-1 一些常用的显色剂示例显色剂 配置方法 能被检出对象浓硫酸碘蒸气碘的氯仿溶液磷钼酸乙醇溶液铁氰化钾-三氯化铁试剂98%H2SO4将薄层板放入缸内被碘蒸气饱和数分钟0.5%碘的氯仿溶液5%磷钼酸乙醇溶液
34、，喷后 120烘，还原性物质显蓝色，氨薰，背景变为无色大多数有机化合物在加热后可显出黑色斑点很多有机化合物显黄棕色同上还原性物质显蓝色还原性物质显蓝色，再喷 2mol/L 盐酸，化学专业实验讲义 11四氢邻苯二甲酸酐硝酸铈铵香兰素-硫酸茚三酮1%铁氰化钾，2%三氯化铁使用前等量混合2%溶液，溶剂：丙酮氯仿（10：1）6%硝酸铈铵的 2mol/L 硝酸溶液3g 香兰素溶于 100mL 乙醇中，再加入0.5mL 浓硫酸0.3g 茚三酮溶于 100mL 乙醇喷后，110热至斑点出现蓝色加深，检酚、胺、还原性物质芳烃薄层板再 105 烘 5min 之后，喷显色剂，多元醇在黄色底色上有棕黄色斑点高级醇及
35、酮成绿色氨基酸、胺、氨基糖显色剂种类很多，需要时参阅陈耀祖编著：有机分析，高等教育出版社，1981. P. 4755.2.2 试剂药品玻璃片（10 cm3 cm ） ，展缸，毛细管，分液漏斗，锥形瓶硅胶 G，羧甲基纤维素钠，新鲜菠菜叶，乙醇，石油醚，丙酮，乙酸乙酯，无水硫酸钠，圆底烧瓶2.3 实验步骤1. 薄层色谱板的制备取四块玻璃片，用硅胶 G 经 0.5%羧甲基纤维素钠调制后制版，晾干后在 110活化 1小时。2. 色素溶液的制备称取 3 g 洗净后用滤纸吸干的新鲜菠菜，用剪刀剪碎并与 5 mL 乙醇拌匀，在研钵中研磨，依次用 l0 mL 乙醇、5 mL2 石油醚提取。将合并的提取液放到
36、50 mL 分液漏斗中，用 10 mL2 水洗，弃去水层，石油醚层用少量无水 Na2SO4 干燥( 约 l5 min)，然后将石油醚层转移到带支管的试管内，用水浴加热、水泵减压，浓缩到约 0.5 mL。3. 展开剂的配置用石油醚和丙酮及石油醚和乙酸乙酯按不同体积比混合，得到不同极性的展开剂：（a）石油醚-丙酮=8:2、6:4、5:5 、4:6 、2:8（体积比） ， （b）石油醚-乙酸乙酯=8:2、6:4、5:5 、4:6、2:8 （体积比）4. 分离在硅胶板上点样后，分别用不同展开剂展开，分别测出胡萝卜素、叶绿素、叶黄素的Rf 值，比较不同展开剂系统的展开效果。注释1片上涂层要均匀，既不应有
37、纹路，带团粒，也不应有能看到玻璃的薄涂料点。2薄层色谱展开剂的选择原则和柱色谱相同，主要根据样品的极性、溶解度和吸附剂的活性等因素来综合考虑。溶剂的极性越大，则对化合物的洗脱力越大，即 Rf 值越大。如发现样品各组分的 Rf 值较大，可考虑换用一种极性较小的溶剂，或在原来的溶剂中加入适量极性较小的溶剂去展开，如原用氯仿为展开剂，则可加入适量的苯。相反，如原用展开剂使样品各组分的 Rf 值较小，则可加入适量极性较大的溶剂，如氯仿中加入适量的乙醇试行展开，以达到分离的目的。各种溶剂的极性参见前柱色谱部分。化学专业实验讲义 12物理化学综合设计实验实验一 表面活性剂的物理化学性质研究本实验课时为 2
38、5 学时，要求学生首先要查阅大量相关资料，了解表面活性剂的特性及胶束形成原理，根据实验要求，自行设计出实验草案，小组讨论后形成可行实验方案，然后进行实验。 1.1 实验目的1、了解表面活性剂的特性及胶束形成原理。2、掌握 DDS-11A 型电导仪的使用方法。3、用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度。1.2 实验原理明显”两亲”性质的分子,即含有亲油的足够长的(大于 1012 个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的 )。由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的。表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态,并且三三两两地把亲油基团靠拢而分
39、散在水中。当溶液浓度加大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团，形成”胶束”。以胶束形式存在于水中的表面活性物质是比较稳定的。表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度，以CMC 表示。当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在溶液表面，而且达到一定浓度时还会在溶液中发生定向排列而形成胶束。表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取的两种途径：一是把亲水基留在水中，亲油基伸向油相或空气；二是让表面活性剂的亲油基团相互靠在一起，以减少亲油基与水的接触面积。前者就是表面活性剂分子吸附在界面上，其结果是降低界面张力,形成定向排列的单分子膜，后者就形成了胶束。由
40、于胶束的亲水基方向朝外，与水分子相互吸引，使表面活性剂能稳定溶于水中。本实验利用 DDS-11A 型电导仪，测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导值 (也可换算成摩尔电导率) ，并作电导值(或摩尔电导率)与浓度的关系图，从图中的转折点求得临界胶束浓度。1.3 仪器和药品DDS-11A 电导率仪一台、容量瓶(100mL) 10 只、260 型电导电极一支、恒温水浴一套、容量瓶(1000mL) 一只。氯化钾(分析纯)、十二烷基硫酸钠(分析纯) 、电导水1.4 实验步骤1、用电导水或重蒸馏水准确配制 0.01 molL-1 的 KCl 标准溶液。2、取十二烷基硫酸钠在 80烘干 3 小时，用电导水
41、或重蒸馏水准确配制0.002，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.014，0.018，0.020 molL-1 的十二烷基硫酸钠溶液各 100 mL.3、开通电导率仪和恒温水浴的电源预热 20min。调节恒温水浴温度至 25或其它合适温度。4、在恒定的温度下，用 0.001 molL-1KCl 标准溶液标定电导池常数。用 DDS-11A 型电导仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电导值。用后一个溶液荡洗存放前一个溶液的电导池三次以上，各溶液测定时必须恒温 10 秒钟，每个溶液的电导读数三次，取化学专业实验讲义 13平均值。5、列表记录各溶液对应的电导，并换算成
42、电导率或摩尔电导率。6、实验结束后，用蒸馏水洗净试管和电极。1.5 数据处理作出电导率与浓度的关系图，从图中转折点处找出临界胶束浓度。1.6 注意事项1、测定水溶液电导时要按从稀到浓的顺序来测。2、配制溶液时必须保证浓度的准确性。1.7 实验报告要求1、给出实验目的、原理及详细的实验步骤。2、作出电导率与浓度的关系图，从图中转折点处找出临界胶束浓度。1.8 思考题1、若要知道所测得的临界胶束浓度是否准确，可用什么实验方法验证之？2、非离子型表面活性剂能否用本实验方法测定临界胶束浓度？若不能，则可用何种方法测之？3、溶解的表面活性剂分子与胶束之间的平衡温度和浓度有关系，其关系式为： 2CMdln
43、cH=-TR4、试问如何测出其热效应 ?实验二 苯的稳定化能的测定及量子化学计算本实验课时为 25 学时，要求学生首先要查阅大量相关资料，了解稳定化能的概念，参考结构化学内容，进行量子化学理论计算，并根据实验要求，自行设计出实验草案，小组讨论后形成可行实验方案，然后进行实验。2.1 实验目的1、明确稳定化能的概念。了解怎样采用实验方法和理论计算得到苯分子稳定化能的数据。2、用氧弹量热计测定苯、环己烷、环己烯的恒容燃烧热，从所得数据计算苯分子的稳定化能。3、采用分子轨道理论 HOMO，ROMO 方法计算苯分子的稳定化能，并与实验值相对比。2.2 实验原理环己烷和环己烯的生成热之差可视为双键的生成
44、热。如果苯环有 3 个双键，苯和环己烷的生成热之差应该是双键生成热的 3 倍。实际上，苯的能量却低于由 3 个双键所预期的值。这是因为苯分子是一个典型的共轭分子，其 P 电子轨道互相重叠，形成离域大 键。这种离域大 键体系的能量比对应的经典结构式所表达的普通双键体系的能量低，其差额称为共振能，即稳定化能。实际上，从燃烧热的数据可以估算苯的稳定化能。环己烷和环己烯燃烧热焓H 之差E ，与环己烯上的孤对双键结构相关，即：EH 环己烷 H 环己烯 化学专业实验讲义 14若苯环是由 3 个相同的孤对双键构成。则环己烷与苯燃烧热焓之差值理应等于 3E。但事实证明：H 环己烷 H 苯 3E这是由于苯分子的
45、共轭结构使其能量低于 3 个孤对双键的能量，实验证明，此差额正是苯分子的稳定化能 E，即：E（H 环己烷 H 苯 ）3（H 环己烷 H 环己烯 ）本实验先测定量热计的热容，可用基准物如苯甲酸法标定，然后分别称取苯、环己烷、环己烯在氧弹中燃烧，由体系的热容和试样燃烧后温度的升高值计算各物质的燃烧热，进而计算苯分子的稳定化能。与实验值进行对比，理论计算采用量子化学方法，分子轨道理论，HMO 法处理苯分子，计算出苯分子的稳定化能。1.3 仪器和药品氧弹量热计，压片机，精密温差仪、分析天平、计算机苯、环己烷、环己烯、苯甲酸、药用胶囊1.4 实验步骤1、测定量热计的热容用压片机将约 1g 的量热基准物质
46、苯甲酸压成片状，用分析天平准确称量后，置于燃烧杯中。剪取 15cm 长的点火丝，将其中部绕成 1cm 长的螺旋线，两端系于点火电极上，并使螺旋线紧贴在样品片上。然后装进氧弹中，拧紧盖子并充入氧气后，置于量热计中，按量热计的操作步骤测定其燃烧后的温度升高值。2、测定试样的燃烧热选取一个密封良好的药用胶囊，在分析天平上称其质量后，用滴管小心滴入苯至其容积的 4/5（约 0.4g） ，套好胶囊，再称出苯的质量。将装好试样的胶囊置于燃烧杯中，接上点火丝并使其螺旋线紧贴在胶囊上，然后测其燃烧热。扣除胶囊的热值后即为苯的燃烧热。同法测定环己烷和环己烯的燃烧热。3、测定胶囊的燃烧热称取 10 个胶囊，适当压
47、紧后置于燃烧杯中，同上法测定胶囊的燃烧热。1.5 数据处理1、对各次测定作雷诺温度校正，求出温差T。2、计算量热计的热容。3、计算药用胶囊的燃烧热（J/g） 。4、从量热计的热容、各液体样品燃烧时的温度升高值和胶囊的燃烧热，计算苯、环己烷和环己烯的恒容燃烧热，并由：H Q PQ VnRT 计算恒压反应热。5、由燃烧热数据计算苯分子的稳定化能。6、采用分子轨道理论 HOMO，ROMO 方法计算苯分子的稳定化能，并与实验值相对比。1.6 讨论与思考1、精确的测量是本实验的关键，找出可能存在的操作误差和系统误差。2、还可以用何种方法进行理论计算得到苯分子的稳定化能？化学专业实验讲义 15化学专业实验
48、实验一 Co(NH3)6Cl3 和Co(NH 3)5ClCl2 的制备及电导测定1.1 目的要求 1. 学会氨与钴（III）的不同组成配合物的合成方法；2. 了解电导测量的基本原理，通过电导测量掌握确定配合物电离类型的方法。 1.2 基本原理 在衡量电解质溶液导电能力与所含电解质数量的关系时，常使用电导（G）的概念： G = a/L，L 和 a 分别表示导体的长度和截面积， 为电导率。电导率 可定义为电极距离为 1 m，电极截面积为 1 m2，中间放置 1 m3 的电解质溶液的电导，其单位为 Sm-1。电导率 不受几何因素的影响。溶液的摩尔电导是指把含有 1 mol 的电解质溶液置于相距为1
49、m 的两个电极之间的电导。若以 C 表示溶液的摩尔浓度，则含有 1mol 电解质溶液的体积为 C-1 10-3 m3，此时溶液的摩尔电导为： m = 10 -3/C （m 的单位为 Sm2mol-1） 在一定温度下，测得配合物稀溶液的电导率 后，即可求得溶液的摩尔电导。然后将其与已知解质溶液的摩尔电导加以对照，即可确定该配合物的电离类型。表 1 为 25时，不同溶剂中、不同类型配合物的 m 的一般范围（Sm 2mol-1） 。 表 1 25时配合物的 m 的一般范围（ Sm2mol-1） 离子类型 溶剂 1:1 1:2 1:3 1:4 水 118131 235273 408435 560 乙醇 3545 7090 120 160 甲醇 80115 160220 290350 450 乙睛 120160 22030
