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
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
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。
(1)
(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)
(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)
(1)
(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。
(1)
(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
(1)
(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。
(1)
(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。
圖1.4 簡便式熔點測定裝置
二、熔點的測定
1.
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 1.6 化合物達熔點前
後之現象變化圖
第二部份：延伸實驗
由主題實驗的操作，對於有機物熔點的測定方法已有所了解。現在將進一步作未知物熔點的測定，以推論未知物中所含化合物的種類。
向教師領取未知物，自行設計操作步驟，進行熔點測定實驗，然後參考表1.1常見固體有機化合物的熔點，以作進一步的推論與驗證。
※ 所領取的未知物為純物質或混合物？如何判斷？
※ 如果為純物質，應為表中所列的何種化合物？若為混合物，則其中應含有哪兩種化合物？
※ 參考其他組同學所得的實驗數據，可推得何種結論？
實驗一 有機物熔點的測定 實驗報告
實驗日期 年 月 日
班級 座號
姓名
同組同學姓名
實驗目的
第一部份：主題實驗
實驗記錄與結果
苯甲酸的熔點測定
實驗次數 開始熔化的溫度(℃) 固體完全熔化的溫度(℃) 熔點(℃)
I II III
問題與討論
1. 測定熔點有何重要性？
2. 毛細管內的試樣，為何需要磨成細小粉末，而且要填充緊密？
3. 加熱熔點測定管時，為何須加熱於彎管尖端下方處？
4. 若在苯甲酸中混加少量熔點略高於苯甲酸的有機化合物時，此混合物的熔點與純苯甲酸有何差異？
第二部份：延伸實驗
(將所設計的操作步驟與推論過程作一整理，依序記錄於此)
※ 所領取的未知物，測其熔點為 ℃，為純物質或混合物？如何判
斷？
※ 未知物如果為純物質，應為表中所列的何種化合物？若為混合物，則其中應含有哪兩種化合物？
※ 參考其他組同學所得的實驗數據，可推得何種結論？
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物質化學實驗 高二上 1 - 1