沸点

来源：美国马萨诸塞大学阿默斯特分校 Lara Al Hariri 和 Ahmed Basabrain

1. 丙酮和乙醇沸点的测定展开

   纯有机物从液态转变为气态时的温度称为沸点。可使用毛细管法测定液体的沸点，即将一根倒置的毛细管插入待测液体中并加热该液体。随着温度升高，毛细管中的空气逸出，并被液体的蒸气所取代。毛细管内的蒸气压随温度升高而增大。当蒸气压超过大气压时，蒸气便以连续气泡流的形式从毛细管中逸出。移去热源后，液体冷却，毛细管内的蒸气压随之下降。当蒸气压降至等于大气压时，液体开始进入毛细管。此时对应的温度即为该液体的沸点。

   • 穿上实验服，佩戴防溅护目镜和丁腈手套。本实验必须在通风橱内进行。
   • 用橡皮筋将一支小试管固定在温度计上，并将温度计夹在铁架台上固定。
   • 取丙酮并带回至通风橱。使用玻璃移液管和洗耳球量取1 mL丙酮，转移至小试管中。
   • 调整温度计末端，使其与试管中的丙酮液面齐平，并尽量靠近。将一根毛细管倒置后放入试管中，使开口端朝下。
   • 使用250 mL烧杯制备水浴。向烧杯中加入约180 mL水，并将其置于加热板上。
   • 将温度计和试管浸入水浴中。将加热板调至最低档，约30°C。
   • 每10分钟将加热板温度缓慢升高10–20°C，并密切观察试管中的液体。当开始观察到液体中偶尔出现气泡时，此后每10分钟仅升高5°C。
   • 密切观察试管内的毛细管。记录从毛细管中持续、快速冒出气泡流时的温度。

     表1：丙酮和乙醇的沸点

     	沸点温度 (°C)
     	气泡	毛细管中液体
     丙酮
     乙醇

     点击此处下载表1
   • 关闭热源，使水浴冷却。继续观察毛细管，直至气泡产生减少至完全停止。此时液体将开始进入毛细管。记录该现象发生时的温度。
   • 将一个洁净的25 mL烧杯标记为“有机废液”。当水浴冷却至约35°C时，从水浴中取出温度计和试管。将试管从温度计上取下，将丙酮倒入废液杯中。
   • 使用洁净的试管和毛细管，用1 mL乙醇重复上述实验。
   • 测得乙醇的沸点后，使水浴冷却。待充分冷却后，从水浴中取出试管和温度计，取下试管，将乙醇倒入有机废液杯中。
   • 将水浴中的水倒入水槽，毛细管和试管放入玻璃器皿回收容器中。有机废液按指导教师提供的容器进行处置。
   • 用洗涤剂和水清洗所有玻璃器皿。
2. 结果展开

   本实验中，测得丙酮的沸点为56°C，与文献值吻合良好。同样，测得乙醇的沸点为78°C。沸点测量中的误差可能源于多种实验误差，例如水浴加热过快，或温度计与样品位置未对齐。

   有机物的沸点与其分子结构直接相关，分子间作用力越强，沸点越高，因为分子间相互吸引更牢固，使物质在液态中停留更久。乙醇因含有羟基（OH）结构，分子间可形成氢键，因此沸点较高。丙酮含有极性的碳氧双键（CO），产生偶极-偶极作用力。由于氢键强于偶极-偶极作用力，乙醇的沸点高于丙酮。

   此外，乙醇的分子量低于丙酮。然而，分子量对沸点的影响小于分子结构的影响。例如，丁烷在室温和常压下为气体，因其沸点低于25°C。乙醇的分子质量略低于丁烷，但在室温下为液体，因此其沸点高于室温。这是由于乙醇分子间存在氢键，其作用强于丁烷分子间的范德华力。