4.3. Осушка твердых веществ

Из твердых веществ перед их идентификацией (т.е. определением физико-химических констант и перед проведением химического анализа) должны быть удалены следы воды и органических растворителей.

Из негигроскопичных твердых веществ легколетучие примеси можно удалять, распределив их тонким слоем на листах фильтровальной бумаги или на обожженных и неглазурованных глиняных плитках. Вещества, не разлагающиеся при нагревании, можно сушить в сушильном шкафу. Гораздо лучше для высушивания веществ использовать эксикаторы, а при повышенных температурах - так называемые «пистолеты», в которых вещество нагревается парами кипящей жидкости (рис.21). Для ускорения высушивания в эксикаторах и сушильных пистолетах обычно поддерживают вакуум.

Рис. 21. Прибор для сушки веществ в вакууме при нагревании – «пистолетная» сушилка:

1- колба для жидкости; 2- лодочка с осушаемым веществом;

3- корпус сушилки; 4- колба для осушающего вещества.

Иногда при работе с вакуумными эксикаторами они взрываются, поэтому перед включением насоса их следует обернуть полотенцем или другой тканью.

Трубка для впуска воздуха в эксикатор (а также для «откачки», т.е. вакуумирования) оканчивается внутри эксикатора капилляром, открытый конец которого должен быть обращен вверх или же отгорожен кусочком картона, иначе струя воздуха может разбросать осушитель или высушиваемое вещество.

В качестве осушителей в эксикаторах обычно применяют фосфорный ангидрид, который способен поглощать кроме влаги пары спиртов и кетонов (весьма распространенные растворители). Такими же свойствами обладает серная кислота, но ее применение ограничено.

Серную кислоту нельзя применять для высушивания в вакууме или при повышенных температурах.

Для поглощения газов кислого характера в эксикаторах можно использовать гидроксид калия.

Следы углеводородов (гексан, бензол, лигроин) поглощаются кусочками парафинированной бумаги, помещенной в пистолет. Наряду с этими веществами хорошо адсорбирует остаточные количества паров растворителей силикагель, который поэтому удобен для наполнения эксикаторов.

4.4. Контрольные вопросы к теме «Осушка органических веществ»

1. Почему органические вещества нуждаются в осушке?

2. Как можно проводить осушку органических соединений?

3. Какие требования предъявляются к осушителю?

4. Перечислите основные виды осушителей.

5. На чем основано осушающее действие хлорида кальция, сульфата натрия, сульфата магния?

6. Какие вещества используют для осушки жидкостей?

7. Каким образом производят осушку жидкостей?

8. Все ли вещества можно сушить хлоридом кальция?

9. Опишите устройство вакуум-эксикатора. В каких случаях его используют?

10. Опишите устройство сушильного «пистолета». В каких случаях его используют?

11. Какие осушители можно использовать в вакуум-эксикаторе и сушильном «пистолете»?

12. Что такое азеотропная осушка? В каких случаях ее используют?

13. Какие соединения можно осушать металлическим натрием?

5. Определение некоторых физических констант органических соединений

Для оценки чистоты полученного продукта часто определяют температуру плавления твердого вещества или показатель преломления жидкости

5.1. Определение температуры плавления в капилляре

Определение температуры плавления нагреванием вещества в капилляре весьма удобно, так как при этом расходуется лишь несколько миллиграммов вещества. Капилляр для определения температуры плавления вытягивают из чистой и сухой стеклянной трубки диаметром 10-12 мм. Капилляр должен быть тонкостенным с внутренним диаметром 0,8-1,0 мм и запаян с одного конца. Открытым концом капилляра набирают немного тщательно высушенного и тонко измельченного вещества. Чтобы сместить его на дно капилляра и утрамбовать, капилляр бросают несколько раз через вертикально стоящую на столе трубку диаметром около 10мм и длиной 50-60 см. Плотный слой вещества в капилляре должен быть высотой около 2 мм.

Для определения температуры плавления удобно применять прибор, изображенный на рис. 22а, наполненный силиконовым маслом, дибутилфталатом, серной кислотой и глицерином. Для укрепления термометра используют пробку с вырезом. Следует иметь в виду, что прибор, содержащий серную кислоту, можно нагревать не более чем до 250⁰С.

Рис. 22. Приборы для определения температуры плавления (а, б) и сечение пробки для термометра (в)

Распространение получили также приборы с двойными стенками. Один из приборов такого типа изображен на рис. 22б. В таких приборах капилляр прикрепляется к термометру с помощью резинового кольца. Нижняя часть капилляра, наполненная веществом, должна прилегать к середине шарика термометра.

Определение температуры плавления веществ, плавящихся при температуре выше 250⁰С, можно вести в приборе с двойными стенками, не содержащем жидкости, или в приборе, наполненном смесью из 6 ч. серной кислоты и 4ч. безводного сульфата калия. У этой смеси температура плавления 100⁰С, и она выдерживает нагревание до 350⁰С.

Определяя температуру плавления, следует фиксировать температурный интервал от появления жидкой фазы до полного расплавления вещества в капилляре. Этот интервал и характеризует температуру плавления веществ. Для чистых веществ такой интервал обычно не превышает 0,5⁰. Наличие в веществе примесей обуславливает понижение температуры плавления и увеличивает ее интервал. Четкая температура плавления, как правило, является признаком чистоты вещества.

5.2. Определение показателя преломления

Показатель преломления относится к числу весьма важных физических констант, характерных для данного вещества. Величина его изменяется с изменением температуры и длины волны света, при которых проводится определение. Как правило, значение показателя преломления находят при длине волны, соответствующей длине волны желтой линии натрия D (λ=589,3 нм). Символ n_D²⁰ показывает, что показатель преломления определен для линии D при 20⁰С. Для жидких органических веществ показатель преломления изменяется в пределах от 1,3 до 1,8.

Измерение показателя преломления жидкостей может производиться, например, на универсальном лабораторном рефрактометре марки ИРФ-22.

Определение показателя преломления производится для идентификации веществ (главным образом жидких), для установления их чистоты, для определения концентрации растворов.