2014年7月9日星期三

【玩物的化学实验室】乙醚的制备

乙醚这东西,怎么说呢,对于好多基(hen)友(tai)来说那就是一种迷の液体啊。大量吸入必有神奇的功效!
其实乙醚的制备原理很简单,就是在浓硫酸条件下乙醇的分子间脱水。反应需要的温度是140℃,而乙醇的沸点很低(78℃),乙醚更低(34.6℃)。所以要先将催化剂加热到反应温度,再把乙醇直接加进去。而低沸点的乙醚一生成就能被蒸出来。
主反应如下:

副反应很多:

最容易发生的就是170℃会生成乙烯的反应。不过控制好温度就能比较避免。
乙醚是极其易燃、易挥发的,而且还有一定的麻醉作用,所以禁止明火,需要戴上口罩,并且在操作过程中尽量远离热源。
本次会用到三口烧瓶,圆底烧瓶,分液漏斗以及一些蒸馏必须的仪器。
实验药品简单粗暴,过量的浓硫酸,适量无水乙醇和纯化干燥所要用到的氢氧化钠溶液、饱和氯化钠溶液、饱和氯化钙溶液还有无水氯化钙固体。


好,实验开始。

100mL三颈烧瓶里加入13mL乙醇和2粒沸石,并且浸没在冰水浴中,再缓慢加入12.5mL浓硫酸。
像这样,用滴管将浓硫酸缓慢加入 并且轻微振摇一下。

加完后搭载仪器,中间用装有滴液漏斗加入25mL乙醇,并且保持底部伸入反应液面以下。接收管的支管也要接上管子通入水槽。接受瓶用冰水浴。

全套设备是这样的。
三颈烧瓶像这样搭载好。
接收管的支管也要有橡皮管。

给三颈烧瓶加热,以较快的速度上升到140℃的时候,开始滴液。保持馏出液和滴液的速度持平。尽量维持反应温度在135~145℃之间。
120℃后升温极快,有可能会变成这样。

如果说过了冷凝管还是气体,有可能生成的就不是乙醚而是乙烯了。
温度再高一点就会变成比碳化还严重的样子,生成的是烯烃聚合物。
UP的乙醇也被碳化了不少,经过自己捣腾了几下勉强还能抢救一下。


收集到的馏分无色澄清,迅速移入洁净的分液漏斗里,加入8ml5%的氢氧化钠溶液。振摇后放气,重复几次静置分层。

由于两液相都是透明澄清的,分液时要注意。
有机层(产物)都是上层溶液,所以只需要放出下层即可。之后再加入8ml饱和氯化钠溶液一次,8ml饱和氯化钙溶液两次,按照氢氧化钠的操作方法操作。

氯化钙能和未反应的乙醇配合产生白色物质,因此既能除水又能除醇。
之后加入适量无水氯化钙开始进一步除水。

轻微振摇,这个过程大概要30分钟。

最后用60℃水浴加热,用一个小一点的锥形瓶在冰水浴条件下收集33~38℃的馏分,即可蒸出无水乙醚。

如图所示,此步无需加热,乙醚就沸腾了。
整套装置如图。
收集到的是无色澄清又有奇异香味的米の液体啦!
部分参考资料:乙醚 
PSup每周都有一次有机化学实验,如果ACer们喜欢的话我每周都能来一发噢!
PSP:部分药品过于危险,如需尝试请遵医嘱。
相关联动——玩物的化学实验室第一期:环己烯的制备 第二期:甲基橙的制备 第三期:乙酰乙酸乙酯的制备
预告一下,下周是肉桂酸的制备,欢迎收看!

福利:

用乙醇和浓硫酸加热制取乙醚

目的:用乙醇和浓硫酸加热制取乙醚
用品:蒸馏烧瓶、双孔塞子、温度计、分液漏斗、橡皮管、玻璃管、冷凝管、接管(带侧管)、锥形瓶、玻璃水槽、油浴、量筒、试管、试管夹、烧杯、玻璃棒。
冰、石蜡油、酒精(95%)、浓硫酸。
原理:将乙醇和浓硫酸共热,把温度控制在140~150℃之间,就生成了乙醚。
准备:在一只250毫升的蒸馏烧瓶上配一双孔塞子,分别插入分液漏斗和250℃的温度计。另用一支温度计插入油浴中,以控制反应温度。分液漏斗的末端应插入液面下10毫米处,如果露出液面,加入的乙醇未经反应就会因受热而蒸发,插入过深,乙醇难以滴下。如果分液漏斗的颈不够长,可以用短橡皮管接上一段玻璃管。
蒸馏烧瓶的馏出管和直形冷凝管相连,冷凝管末端接上一个带有侧管的承接管,再和150毫升的锥形瓶相连。在承接管上装一长橡皮管,引至窗外,让未能完全冷凝的乙醚蒸气在远离灯火处逸出。锥形瓶要浸在冰水里,以防乙醚挥发。蒸馏烧瓶要用油浴加热,以受热均匀,使温度保持在130~140℃。
操作:
在蒸馏烧瓶里加酒精25毫升,再加25毫升浓硫酸,边加边振荡,待硫酸和酒精充分混和后把烧瓶装在铁架台上。实验时,通过油浴把蒸馏烧瓶中溶液加热到130~140℃,即见有乙醚馏出,这时再从分液漏斗把50毫升95%酒精逐滴地加入。控制一定的温度,待酒精滴加完后,再加热10分钟,促使反应完成,然后停止加热。
注意事项:加入酒精的速度不能过快,要和馏出乙醚的速度保持平衡,以防没有反应的酒精蒸馏出来,减少乙醚的产量,又使馏出的乙醚里含有较多的杂质乙醇。太慢,则液体的温度容易升高,又有利于消去反应的发生。