转气密性检查的目的、原理和方法

转气密性检查的目的、原理和 转 气密性 检查的目的、原理和方法 气密性检查的目的、原理和方法 在围绕气体的制取、净化、收集及性质检验而设计的实验中，气密性检查是实验成败的成败。本文试图从气密性检查的目的、原理、方法等角度加以，以使同学们能清晰理解、准确把握该操作的要点。 一、气密性检查的目的 气密性检查是为了检查装置的性能，而不是当时是否漏气。说明白些，要检查的是胶塞能否塞紧，而不是现在是否塞紧了。该步骤是实验前的首要环节，在确定装置气密性良好后，就可添加药品、进行实验了。 二、气密性检查的原理 检查装置气密性，利用的是物理中的压强差原理。对于由装置形成的封闭体系，改变装置内气体的体积、温度、物质的量，依克拉柏龙方程(PV=nRT)可知，都可以改变装置内部的压强。有了压强差，气液交界处就会出现产生水柱或有气泡逸出等现象。形成封闭体系的手段一般有塞紧胶塞、关闭活塞、夹紧铁夹、进行水封等。 三、气密性检查的方法 (一)通过改变装置内气体的体积来改变装置内气体的压强 通常做法是减少装置内气体的体积 如图1装置，预先关闭C阀，形成封闭体系，然 后通过分液漏斗向装置中加水，装置中气体的温度、 物质的量基本不变，但由于水的进入，气体受到压缩， 造成装置内压强增大。图1 如该装置气密性良好，开始时，水能较快滴下;但随着水的不断加入，水下 滴的速度越来越慢，最后，分液漏斗末端将无水滴滴下。 体积的改变，还可以通过液面的移动来实现。 如图2装置(可用于测量产生气体的体积)。连接A、B 的导管均没有插入水中。我们可以通过上下移动C管来达到 检查气密性的目的。预先通过漏斗在B、C中加入水。在B图2 管末塞好胶塞时，两液面相平。向上移动C管，如果该装置 向下移动 气密性良好，C管中的液面将高于B管中的液面; C管，C管中的液面将低于B管中的液面。 (二)通过改变装置内气体的温度来改变装置内气体的压强 通常做法是升高装置内气体的温度 如图3装置，预先将导管插入水中，对烧瓶A进 行加热。如该装置气密性良好，导管B处将产生气泡;图3 停止对烧瓶A的加热，导管B处将产生一段水柱，并保持较长一段时间。 提高温度，未必都是导管插入水中，产生气泡这种模式。 看图4，长颈漏斗插入水中，导气管也用铁夹夹住，用热毛巾捂住锥 形瓶上部。如该装置气密性良好，长颈漏斗末端将产生一段水柱，并 稳定一段时间。 图4 (三)通过改变装置内气体的物质的量来改变装置内气体的压强 如图5装置，长颈漏斗末端插入水中，通过导管向装 置中吹气。如该装置气密性良好，漏斗颈末端将有水柱上 升;用橡皮管夹夹紧橡皮管，静置片刻，水柱不下落。 图5 四、检验方法的优化选择 有的气体实验装置，可以采用多种方法检验气密性，有的则受到一些条件的限制，某些方法无法使用。具体到一套装置，到底宜采用何种方法，应根据仪器、装置的具体特点来决定。 如图6装置(启普发生器)。该装置体积比较大，器壁比 较厚，通过手捂升温对气体体积的影响微乎其微，且该装置又 不能被加热，因此通过改变温度来改变气体压强的方法是行不 通的。但是我们可通过如下方法来检查其气密性。 方法一:改变装置内气体的体积。图6 塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，漏斗中与试管中的液面差保持不再变化，说明装置不漏气。 方法二:改变装置内气体的物质的量。 塞紧橡皮塞，从漏斗注入一定量的水，这时漏斗内的水面和试管内的水面相平，停止加水后，从侧管口向试管内鼓气，使漏斗内的水面高于试管内的水面，加紧弹簧夹，漏斗与试管中的液面差保持不再变化，说明装置不漏气。 看图7装置(可用于粗略测定周围环境中SO2的含 量)。该装置有两个气体导出口(a和b)，有两个单 向阀(1和2、均可向外打开)。已预先在试管中装入 了适量的水，玻璃导管的下端也已浸没在水中。图7 面对该装置，可如何检查其气密性呢? 那时两个单向阀对试管内气体进行预热，看插入水中的导管是否出现水柱!都将向空气打开，装置内气体压强不增大哪来的水柱? 将注射器活塞向里推入，看这回能否产生水柱!单向阀1告诉你此路不通，被压缩的气体只能通过阀2由b口导出。 通过a向装置中鼓入气体，如注射器的活塞向外移动，就证明器密性良好!单向阀1、2均向空气打开，注射器的活塞不动! 通过b向装置中鼓入气体!单向阀2呈关闭状态无法通过! 以上的设想均立足于增加系统内的压强，但都被证明行不通。那该怎么办呢? 进行逆向思维，加压不行就减压!将注射器慢慢向外拉。试管内气体的物质的量不变，但由于气体的体积增大，导致气压减小。如该装置气密性良好，随着注射器活塞的外拉，试管内气压将不断减小，大气压会将空气压入试管内，浸没在水中的玻璃导管口将有气泡冒出。 从以上分析可以看出，检查装置气密性的关键是弄清装置构造，及时转换思路。最后再提醒一点:使用加热手段时，必须先把导管插入水中再去加热，且导管也不能插入水中太深。否则，即使你正确，也可能无法出现器密性良好时应出现的现象。至于原因，相信大家都能想出来吧!