减压蒸馏

一、减压蒸馏原理

液体的沸腾温度指的是液体的蒸气压与外压相等时的温度。外压降低时，其沸腾温度随之降低。

在蒸馏操作中，一些有机物加热到其正常沸点附近时，会由于温度过高而发生氧化、分解或聚合等反应，使其无法在常压下蒸馏。若将蒸馏装置连接在一套减压系统上，在蒸馏开始前先使整个系统压力降低到只有常压的十几分之一至几十分之一，那么这类有机物就可以在较其正常沸点低得多的温度下进行蒸馏。

有机物的沸腾温度与压力的关系可以近似地由动画2表示。动画２中有三条线：线A表示减压下有机物的沸腾温度(左边)，线B表示有机物的正常沸点(中间)，线C表示系统的压力(右边)。

在已知一化合物的正常沸点和蒸馏系统的压力时，连接线B上的相应点b(正常沸点)和线C上的相应点p(系统压力)的直线与左边的线A相交，交点a指出系统压力下此有机物的沸腾温度。

反过来，若希望在一安全温度下蒸馏一有机物，根据此温度及该有机物的正常沸点，也可以连一条直线交于右边的线C上，交点指出此操作必须达到的系统压力。

二、减压蒸馏装置

减压蒸馏装置由两个系统构成，一个是蒸馏系统，包括蒸馏烧瓶、Y型管、蒸馏头、直型冷凝管、真空接液管、接收瓶、温度计及套管、毛细管等；另一个是真空系统，包括抽气泵、真空表和安全瓶。两个系统间用耐压胶管(真空胶管)连接。(图1)

有时接收烧瓶需用冷却装置强制冷却，加上测压装置。

三、安装蒸馏装置

从左向右依次安装蒸馏烧瓶、Y型管、蒸馏头、直型冷凝管、真空接液管、接收瓶，真空接液管的支管连接一个安全瓶，安全瓶的支管连接在抽气泵上。启动抽气泵，旋紧安全瓶上旋塞和毛细管上螺旋夹，检查整个装置的气密性。待达到所需的真空度后，放开安全瓶上旋塞，恢复系统的常压状态。

气化中心设置：减压蒸馏时不能用碎瓷片、一端封口的断毛细管等形成气化中心，可以用一根上端粗、下端细的两端开口毛细管从蒸馏头直管上伸入蒸馏烧瓶液面下，上端用胶管连接并用螺旋夹控制。也可以用磁力搅拌器带动搅拌子形成气化中心。

四、减压蒸馏操作

在蒸馏烧瓶中加入待蒸馏液体，不能超过烧瓶容积的1/2。开启抽气泵，旋紧安全瓶旋塞，待达到所需真空度后开始加热。观察毛细管下端逸出的气泡，不使中断。控制加热强度勿使蒸馏过剧。观测出现第一滴馏出液时的温度，待达到所需蒸馏温度时再开始接受馏出液，此前收集的馏出液为前馏分，单独处理。蒸馏结束时，先停止加热，再放开安全瓶上的旋塞，收集馏出液，从右向左拆卸各组件。

装置图

螺旋夹A

蒸馏头

真空接液管

两通活塞B

接泵

安全瓶

减压蒸馏装置

视频画面

装置

如果有机成套仪器中没有起泡器(ebulliator)，它可以用一根6mm玻璃管或滴管来制作。我们可以制作成两种型式的起泡器(图T5.3)：(a)型具有较粗的毛细管而且是硬的，(b)型最下面的6～10cm是极细的毛细管，它具有足够的挠性，以至于在真空蒸馏过程中当空气泡通过它时搅拌溶液。

图T5.4说明了正确组合的真空蒸馏装置。

注意：在使用前，所有磨口玻璃接头上涂以少量密封脂(Lubriseal)，阿匹松真空脂或其他活塞滑润油脂。

注童：除了冷凝管上的两根橡皮管外，所有橡皮管必须是厚壁耐压管。

此系统通常与水泵相连。为了防止当供水管道水压突然变化时由水泵倒吸的水沾污系统，因此安全阱是必要的。然而，有些实验室有真空管线，假如使用它的话，则始终将冷阱放在冰浴或干冰—丙酮混合物中冷却。

图一装有起泡器、压力计及安全阱的真空蒸馏装置。可能回落下来

的每个部件，都应用夹子夹紧于铁座上，所有磨口玻璃接头应

涂以少许适合的活塞脂，并用擦手纸揩一下

我们将分节叙述压力计和馏份收集器的类型及其应用。

馏份收集器

有几种可用的馏份收集器，在图T5.5中展示出两种。a型需要一个具有四只与烧瓶连接的磨口玻璃接头的特殊真空接受管，若要变换接受瓶，只要旋转仪器，直至另一烧瓶在接受的位置上；第二种，b型也要一个特殊的真空接受管，

它是由带有磨口玻璃接头的、瓶子组成的，其中放有四只或更多只指形瓶，每转一次瓶子就收集一个新馏份。

万一没有任何类型的馏份收集器，我们将描述单独调换烧瓶的方法。

图2 真空

蒸馏中使用的两类馏分收集器

封闭式压力计

图T5.6所展示的是一端封闭的压力计，它们是标准的市售和实验室用的型式。如b所示，当压力计没有接到真空蒸馏系统时，压力计的封闭臂充满着汞。压力计的开口臂连接到真空蒸馏系统以后，此臂部分抽真空。当充分减压时，如c所示，汞移向通真空蒸馏系统的臂。在封闭臂中汞上面的压力是0.0Torr。因此，两臂间的汞柱面差是对所接真空蒸馏系统

分压的直接量度，记住1.0mmHg等于1.0Torr的压力。

p系统＝

ΔhHg

图3 封闭式压力计(a)市售

式样；(b)未接到真空蒸馏系统的实验室

用式样；(c)已到真空蒸馏系统的实验室用式样

开口式压力计

极少用的压力计是开口式压力计，它只不过是一根每边l米高的U型管。图T5.7a表明假如压力在两臂中是相同的，则在两臂中的汞柱面也是相同的，当在一个臂中出现部分真空，如b所示，汞柱相应地移动到减压的那个臂，两臂汞柱差(Δh)是与实验室的大气压相比系统中降低的压力的直接量度。真空蒸馏系统的分压可用下式确定：

p系统＝ｐ大气压－Δｈ压力计

记住1.00mmHg等于1.00Torr压力

图4 开口式压力计；(a)两端都通大气；

(b)一端接到真空蒸馏系统

蒸馏步骤

1．如图T5.4所示装置仪器，包括冷阱以及连接的压力计。

2．系统和水泵相接。

3．将蒸馏的液体放于蒸馏瓶中，如果用任何一种低沸点溶剂来使物质转移到烧瓶中或者放在烧瓶的蒸馏液中有一部分是低沸点溶剂，则应在蒸气浴上加热蒸发除去低沸点成份。

注意：用沸棒或沸石(操作2b)以防暴沸。、

除去低沸点溶剂以后，如图T5.4，将烧瓶与克莱森(Ciaison)接头连接。

4．开冷凝管的水，

5．打开所有螺旋夹(A,B和C)。

6. 打开水泵，使阀门开到水的最大流量．

7．关螺旋夹A。

8. 完全关紧螺旋夹C。

9.立即打开螺旋夹A直至气泡流很快逸出。

10.当真空蒸馏系统达到平衡时，调节螺旋夹A使很快放出气泡流。

注意：快的气泡流可搅拌液体，但不可溅至蒸馏头。

11．升高电热套(操作1c)、油浴(操作1d)或红外灯(操作1g)的电压，慢慢地升高温度直至蒸馏开始。

注意：升温太快会造成过热，并使物质分解，在瓶中产生烟雾。

如果由于过热开始分解，则移去热源，在冷却后再蒸馏。〔注：如在减压蒸馏头中有过多的冷凝，则包上玻璃纤维(玻璃棉)加以隔热〕

12．保持蒸馏速度大约每秒1滴。

13．假如需要对温度计标定或温度读数进行校正，见操作7。

调换收集瓶

假如没有馏份收集器，则可用单个瓶子。在蒸馏温度开始升高时，按下面操作步骤调换单个瓶子：

1．关闭和放下热源，使烧瓶停止加热。

2．慢慢打开螺旋夹C。

注意：如果液体大量回到起泡器中，则慢慢打开螺旋夹A。

3．完全打开螺旋夹C后，调换收集瓶。

4．再慢慢关夹子C，如有必要再关夹子A。