试验一有机物熔点的测定

實驗一有機物熔點的測定

熔點(melting point) 係指物質在1大氣壓時，其固相與液相共存達平衡時的溫度。依此定義，在實際測量時，係先將少量固體粉末試樣置於毛細管中加熱，觀察試樣由最初熔化至完全液化的溫度範圍。如此所得熔點稱為毛細管熔點(capillary melting point) ，在一般有機的化學文獻上所稱的熔點，即為此種毛細管熔點。

熔點為固體物質的重要物理性質之ㄧ，可用於化合物的鑑別及純度的檢測。固體中含有雜質時，會降低熔點，並加大熔點範圍，亦即由最初熔化至完全液化的溫度範圍會變大。熔點的測定是有機化學實驗中的基本操作之一。

一般常見的固體有機化合物之熔點，如表1.1所示。

表1.1 常見固體有機化合物的熔點

化合物熔點(℃)

苯甲酸benzoic acid 122.4

尿素urea 132.7

膽固醇cholesterol 148.5

柳酸salicylic acid 157~159

(取自The Merck index 11th.ed)

測定熔點的器材，通常須具備下列幾項條件：

(1) 需有方便的熱源，一般使用本生燈或電熱器。

(2) 所用的熱介質，在加熱時須能穩定，以控制試樣溫度的上升或下降。常

採用具有熱安定性與高沸點的液體，如矽氧油(silicone oil)、甘油、或沙

拉油等，使熱量均勻散開，而不致溫度變化太大。

(3) 試樣周圍的溫度須均勻，以使試樣溫度與測量溫度一致。通常以攪拌器

或對流方式達此要求。

(4) 需有測量溫度的裝置，通常使用溫度計，且溫度計下端水銀球部分，應

盡量靠近試樣。

一固體有機化合物，如果非常接近純質，則其熔點範圍將極為狹小，約為0.5 ~ 1.0℃。但如果含有雜質，則其熔點降低且範圍加大。因此，測定熔點不僅是一種有用的鑑定物質的方法，所得熔點也是一項可供判斷純度的依據。假設某化合物Ｂ，其熔點與化合物Ａ相同，但仍然無法確認是否為同一種化合物時，可取少量的Ｂ與Ａ混合，測定此混合物的熔點；若所得熔點與Ａ相同，則Ｂ與Ａ為同一種化合物；若所得熔點異於Ａ，則可推知Ｂ和Ａ不是同一種化合物。

器材

試藥

每組苯甲酸0.05克柳酸0.05克矽氧油100毫升

實驗步驟

第一部份：主題實驗

一、熔點測定前

說明與圖示

1. 熔點測定用毛細管的準備

用本生燈加熱毛細管的一端，使其熔化成小珠狀而封閉。加熱毛細管時，應隨時轉動毛細管，使其受熱均勻，而不致成彎曲狀。

2.待測試樣的填充

(1) 將待測試樣研磨成細小粉末，倒在一

張乾淨的白紙上，將其聚集成堆。每組

鐵架1座鐵夾2支本生燈1座研缽和杵1套熔點測定管1支毛細管(0.10 ~ 0.15 cm口徑，7 cm長) 5支玻璃管(0.8 x 60 cm) 1支刮勺1支溫度計(0 ~ 200℃) 1支軟木塞（配合溫度計使用）1個橡皮圈（自橡皮管一端剪下即可）1條

(2) 倒立毛細管，將其開口的一端，插於

試樣粉末中，使試樣進入管內，再將

毛細管正立（封口端在下面）。依圖

1.1所示，將毛細管放入玻璃管中，使

其底端碰撞桌面，藉重力與慣性，將

試樣粉末堆積於毛細管底部。

(3) 重複(2) 的步驟，至試樣高度約2 ~ 4

mm；每種試樣各裝填3支毛細管。圖1.1利用重力裝填試

樣

3. 熔點測定裝置的組裝

(1) 在熔點測定管中倒入矽氧油，油量不

需要太高，並用鐵夾將其固定於鐵架

上。

(若原已裝置好，則不需重複填裝)

(2) 將已填充試樣的毛細管，用橡皮圈固

定於溫度計，使試樣恰好位於溫度計

的水銀球旁。

(3) 軟木塞鑽孔後，用小刀切出一個小缺

口，如圖 1.2。

圖1.2 軟木塞斷面圖

(4) 將已固定好待測試樣的毛細管之溫

度計穿入軟木塞中，再將軟木塞塞於

熔點測定管口。

(5) 調整溫度計和熔點測定管間的距

離，應使橡皮圈位於油面上，勿使其浸入油內，如圖 1.3，以免加熱時，

橡皮軟化而失去彈性。圖1.3 熔點測定管與溫度計間的距離關係

【註】要操作本項實驗，若沒有圖1-3的熔點測定管時，可用下列簡便式熔點測定裝置取代。

A.在均熱鐵網上放置一個250 mL 燒杯，內裝約2 / 3 的矽氧油，並

用另一鐵圈固定。

B.取一軟木塞，穿小孔後切一小缺口，使其能固定溫度計並可清楚觀

測溫度刻度。

C.用鐵夾固定軟木塞和溫度計，並調整溫度計高度，使底端距離燒杯

底約 3 cm。

D.將長約35 cm 的玻璃棒，製成如圖1.4中的攪拌棒，置於燒杯中，

上下攪拌矽氧油使其受熱均勻。

二、熔點的測定

1.以本生燈直接加熱熔點測定管，如圖1.5。

2.加熱到溫度約低於熔點參考值15 ~ 20℃

左右，即調整火焰大小，使溫度上升的度

數不超過每分鐘2 ~ 3 ℃；至低於熔點參

考值 2 ~ 4 ℃時，再減慢為每分鐘升高 1

℃，或者更慢。

圖1.5 熔點測定裝置

3.仔細觀察毛細管內的試藥變化和溫度計

讀數；其變化過程的現象，如圖 1.6。

三、待測試樣：苯甲酸(122.4℃)記錄試樣開始軟化的溫度，及所有固體試樣都熔化成液體的溫度。此兩個溫度即稱為該試藥的熔點範圍或熔點。

圖1.4 簡便式熔點測定裝置