无机合成第4章低温合成和分离

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15L 杜瓦瓶 6
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液态气体的转移
※倾倒的方法 (倾瓶器)
比较小的杜瓦瓶可直接倾倒，但倾倒时应将一 片湿的滤纸贴在瓶口里面，把液态空气从滤纸上面 很快地倒出。耶拿制的杜瓦瓶可直接倒出，不过倾 倒时应慢慢地转动它，使瓶口四周能均匀冷却。
※虹吸管
图4-3
※铜舀
使用较大量的和用普通玻璃制的杜瓦瓶时,液态 空气切不可直接从瓶中倾倒出来，而是用铜舀来取。
它的沸点。需注意的是它必须在一个具有良好通风设备的房间或装
置下使用。
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◆相变制冷浴（可以恒定温度）
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二 液化气体的贮存和转移
贮存液化气体的容器，根据体积的大小和用途 的不同，一般有低温容器（杜瓦瓶），液化气 体的贮槽。
液化气体贮槽由贮存液化气体的内容器、外壳 体、绝热结构以及连接内、外壳体的机械构件 组成。除此之外，贮槽上通常还设有测量压力、 温度、液面的仪表，液、气排注和回收系统， 以及安全设施等。
电制冷，等焓与等熵绝热膨胀等，用绝 热去磁等可获得极低温的状态。
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低温源
◆制冷浴
※冰盐共熔体系:将冰块和盐尽量弄细并充分混合 (通常用冰磨将其 磨细) 可以达到比较低的温度。例如下面一些冰盐混合物可达到不 同的温度:
3 份冰 +1 份 NaCl
-21 ℃
3 份冰 +3 份 CaCl2
★第一类是所需温度范围可用浸泡试样或使实验
装置在低温液体中的方法来实现，改变液体上方蒸 汽的压强即可改变温度,如用减压降温恒温器;
★第二类是所需温度包括液体正常沸点以上的温
度范围，一般称为中间温度。可用两种方法获得中
间温度:一种是使试样或装置与液池完全绝热或部
分绝热,然后用电加热来升高温度;另一种是用冷气
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※蒸汽压温度计 液体的蒸汽压随温度的变化而变化，因
此，通过测量蒸汽压可以知道其温度。
如何选择温度计：
★考虑测温范围、要求精度、稳定性、热循环的重复性和对磁场的敏感 性。 ★考虑到布线和读出设备等的费用．最好是用某种温度计测量它本身的 最佳适用温度。 ★由于几乎所有的温度计都必须提供一个恒定的电流，这就需要考虑寄 生热负载的影响 (如沿着导线的热传递和在读中期间的焦耳热) 。
V=KT V:热电偶中的热电势; K:常数,温度系数
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※电阻温度计 是利用感温元件的电阻与温度之间存在的关系而
制成的。
Rt=R0(1+αt+βt2+γt3) Rt,R0 是温度 t 及 0 ℃时的电阻值; α，β，γ是常数。
制作电阻温度计时，应选用电阻比较大、性能稳 定、物理及金属复制性能好的材料，最好选用电阻 与温度间具有线性关系的材料。常用的有铂电阻温 度计、锗电阻温度计、碳电阻温度计、铑铁电阻温 度计等。
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◆ 1.旋片式机械泵 图4-6 ◆ 2.油扩散泵 图4-7 ◆ 3.无油真空泵：
第 4 章低温合成和分离
4.1 低温的获得、测量和控制
4.2 真空的获得、测量和实验室常用的真空 装置
4.3 低温下气体的分离
4.4 液氨中合成
4.5 低温下稀有气体化合物的合成
4.6 低温下挥发性化合物合成的示例
4.7 低温化学中的低温合成
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第一节 低温的获得、测量和控制
一低温的获得 通常获得低温的途径有相变制冷，热
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通常用四个量来表征真空泵的工作特性：
※起始压强，真空泵开始工作的压强；
※临界反压强，真空泵排气口一边所能达到的最 大反压强；
※极限压强，又称极限真空，指在真空系统不漏 气和不放气的情况下，长时间抽真空后，给定真空 泵所能达到的最小压强；
※抽气速率，在一定的压强和温度下，单位时间 泵从容器中抽出气体的体积。
们所要求的温度低 5
℃左右．另外有一个
控制加热器的开关，
经冷热调节可使温度
保持在恒定温度.(正
负 0.1 ℃)
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第二节 真空的获得、测量与实验室常用的真空装置
真空状态下气体的稀薄程度通常以压强值（Pa)表示， 习惯上称作真空度。
1Torr=1mmHg=133.322Pa。
为实用上便利可见，人们把气体空间的物理特性，常用 真空泵和真空规的有效使用范围和真空技术应用特点这三 方面比较相近的真空度，定性地划分为几个阶段：
※塑料或白铁做的漏斗 (回收液态气体)
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三 低温的测量
不仅所选用的温度计与测量常温时不同，而 且在不同低温温区也有相对应的测量温度计。这 些低温温度计的测温原理是根据物质的物理参量 与温度之间存在的一定关系，通过测定这些物质 的某些物理参量就可以得到欲知的温度。
常用的温度计有: ※低温热电偶
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四 低温的控制
简单说有两种:一种是恒温冷浴，二是低温 恒温器。前者往往用相变制冷来实现。
◆恒温冷浴 ★冰水浴 ★相变制冷浴 ★干冰浴
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◆低温恒温器 图4-5
低温恒温器通常是指这样的实验装置，它利用 低温流体或其它方法，使试样处在恒定的或按所需 方式变化的低温温度下，并能对试样进行某种化学 反应或某种物理量的测量。低温恒温器大致可分为 两大类:
流,制冷机或其它制冷方法 (例如活性炭退吸附等)
控制供冷速率，已得到所需可编温辑版度。
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最简单的一种液
体浴低温恒温器如图
4—5 所示，它可以
用于保持-70 ℃以下
的温度。它的制冷是
通过一根铜棒来进行
的，铜棒作为冷源，
它的一端同液氮接触，
可借铜棒浸入液氮的
深度来调节温度，目
的是使冷浴温度比我
粗真空
105103Pa
低真空
103-101Pa
高真空
10-1-106Pa
超高真空
10-6-1012Pa
极高真空
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一 真空的获得
产生真空的过程称为真空。用于产生真空的装 置称为真空泵，如水泵，机械泵，扩散泵,冷凝泵 等。由于真空包括 105-10-12Pa 的共17个数量级 的压强范围，通常不能仅用一种泵来获得，而是由 多种泵的组合。
-40 ℃
※干冰浴:这也是一种经常使用的低温浴,它的升华温度-78.3 ℃， 用时常加一些惰性溶剂，如丙酮，醇，氯仿等，已使它的导热更好 一些。
※液氮:液化温度是-195.8 ℃，它是在合成反应与物化性能试验中 经常用的一种低温浴，当用于冷浴时,使用温度最低可达-205 ℃。
※液氨:它的正常沸点是-33.4 ℃，一般说来它可使用的温度远低于