提纯硫酸铜为什么不能蒸干-蒸干会造成晶体失水变质且混入杂质
上次化学分组实验里,提纯硫酸铜为什么不能蒸干,我凭着自己想当然的操作翻车,彻底摸清了这个实操里最关键的细节,比课本知识点记得牢靠百倍。
当时做粗硫酸铜提纯实验,前面的溶解、过滤步骤都做得很顺利,滤出来的溶液清澈透亮,没有一点杂质沉淀。心里觉得这实验难度不高,就想着偷个懒,直接把溶液彻底蒸干,一次性得到完整晶体,省去后续静置析晶的步骤,能快不少完成任务。
问题就出在最后一步。
开着酒精灯小火持续加热蒸发皿里的硫酸铜溶液,手里拿着玻璃棒不停画圈搅拌,防止局部过热。看着水分一点点蒸发,溶液浓度越来越高,液面慢慢浮现出一层薄薄的蓝色晶膜,细碎的晶体颗粒陆续析出。那时候没停下加热,反而想着再烘一会,把残留的水分全部烤干,就能直接收获干燥的晶体样品。
持续加热了大概二十秒,肉眼能清晰看到晶体开始异变。原本澄澈的宝蓝色硫酸铜晶体,慢慢褪去颜色,边缘开始泛白、发灰,原本规整的晶状结构彻底松散开来,变成了一堆干巴巴的粉末。蒸发皿底部还出现了一点点细微的黑色絮状物,原本提纯干净的样品,瞬间变得脏乱不堪,完全达不到实验标准。
后来才反应过来,五水硫酸铜的晶体结构极度依赖结晶水,根本扛不住持续的高温干烤。它不是普通的盐类溶质,干燥固化的过程不能靠明火彻底蒸干,实验的标准操作从来都是加热至出现大量晶膜、残留少量母液时,立刻撤去酒精灯,利用蒸发皿自身的余热慢慢烘干剩余水分。
蒸干的后果远比想象的多。
强行高温蒸干,最先出现的问题就是晶体失水变性,纯净的五水硫酸铜会转化成灰白色的无水硫酸铜粉末,直接废掉实验需要的蓝色结晶样品。除此之外,局部温度过高会让粘稠的母液飞溅,损耗大量提纯后的溶质,最致命的是高温会引发硫酸铜轻微分解,生成黑色的氧化铜杂质,好不容易过滤除杂得到的纯净溶液,再次被新的杂质污染,前期所有操作全部作废。
当时试着补救,把变质的粉末重新加水溶解、二次过滤,可分解产生的不溶性氧化铜杂质已经混在溶液里,怎么处理都无法彻底清除,最后整组实验样品只能报废,只能重新称量粗盐、溶解过滤,重头做完所有步骤。
实验结束收拾台面的时候,盯着蒸发皿里那一堆灰白夹杂黑屑的粉末,只觉得徒手毁掉成果的感觉格外别扭。