ликвидации пожаров в химической лаборатории

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Объем газа, собранного в бюретке, приводят к нормальным условиям. Чтобы знать навеску испытуемого спирта, необходимо определить его

плотность ареометром или пикнометром.

Содержание воды х (в вес. %) подсчитывается по формуле

х = V0 ∙ 0,001608 ∙ 100 / ρ ∙V1 = V0 ∙ 0,001608 / ρ ∙V1

где V0 – объем выделившегося ацетилена при нормальных условиях, мл; 0,001608 – количество воды, эквивалентное 1 мл ацетилена, г/мл;

V1 – объем испытуемого спирта, мл;

ρ – плотность испытуемого спирта, г/см3.

Вопросы:

1.Составьте электронные формулы метилового спирта, этилового спирта и воды. Поясните, как при перекрывании соответствующих электронных облаков образуются химические связи в молекуле воды и в гидроксильной группе спиртов.

2.Что такое водородная связь и как можно объяснить ее образование? 3. Как действуют метанол и этанол на живые организмы?

Лабораторная работа №4

Анализ этиленгликоля

Простейший двухатомный спирт – этиленгликоль легко смешивается с водой, этиловым спиртом, ацетоном и некоторыми другими органическими веществами, но не смешивается с углеводородами и, в частности, с бензином. Наличие второй гидроксильной группы повышает плотность и температуру кипения этиленгликоля по сравнению с этиловым спиртом. Его температура кипения 1970С, а плотность 1,114 г/см3.Температура замерзания этиленгликоля

– 11,50 С. Смеси этиленгликоля с водой замерзают при значительно более низкой температуре. Самую низкую температуру замерзания (-750С) имеет раствор, состоящий из 33% воды и 67% этиленгликоля. Эти свойства водных растворов этиленгликоля широко используются для изготовления низкозамерзающих жидкостей, применяемых в автомобильных и авиационных двигателях. Качество концентрированного этиленгликоля контролируется в основном по его физическим свойствам: плотности, показателю преломления и по результатам разгонки в стандартном аппарате.

Цель работы:Определение коэффициента преломления водно-гликолевых смесей

13

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Коэффициент преломления n16D химически чистого этиленгликоля равен 1,4329. По мере разбавления водой коэффициент преломления смеси уменьшается. n16D чистой воды равен 1,3331. Следовательно, по коэффициенту преломления можно устанавливать состав водно-гликолевых смесей, пользуясь табл.1. Коэффициент преломления определяется с точностью до 0,0001 на рефрактометре ИРФ-22 или других марок подобного типа.

Показатели преломления смесей этиленгликоля с водой

Обычно в техническом этиленгликоле содержатся примеси полигликолей, что несколько снижает точность этого определения.

Вопросы:

1.Что такое этиленгликоль?

2.Температура кипения этиленгликоля?

3.Температура замерзания этиленгликоля?

Лабораторная работа №5

Анализ синтетических жирных кислот

Синтетические жирные кислоты получают в процессе окисления твердого парафина или жидкого парафинового сырья. В процессе окисления образуется сложная смесь кислородосодержащих соединений кислого и нейтрального характера: жирные кислоты, оксикислоты, дикарбоновые кислоты, спирты, эфиры, лактоны и другие продукты окисления и конденсации.

Целевым продуктом процесса окисления являются высшие жирные кислоты С10 – С20 используемые в мыловарении и в производстве консистентных смазок. Жирные кислоты отделяются от оксидата путем омыления. Омыленный продукт затем разлагается серной и полученные жирные кислоты после промывки подвергаются дистилляции.

14

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

В процессе производства и при контроле качества конечного продукта проводят химический анализ, с помощью которого чаще всего определяют кислотное число, число омыления, эфирное число, а также количественное содержание карбоновых кислот, оксикислот и неомыляемых продуктов окисления нейтрального характера.

Цель работы: Определение кислотного и эфирного числа

Синтетические жирные кислоты состоят из высших карбоновых кислот, находящихся как в свободном состоянии, так и в виде сложных эфиров. Общее количество этих кислот характеризуется числом омыления, под которым понимается количество мг КОН, потребное для нейтрализации свободных и омыления связанных кислот, содержащихся в 1 г испытуемого продукта. Следовательно, число омыления является как бы суммой кислотного числа и эфирного числа. Кислотное число (в мг КОН на 1 г) характеризует содержание свободных кислот. Эфирным числом называется число мг КОН, затрачиваемых на омыление сложных эфиров, содержащихся в 1 г анализируемого продукта. Кислотное число и эфирное число определяются экспериментально, а число омыления подсчитывается как их сумма.

Реактивы Спирто-бензольная смесь (1:3), нейтрализованная едким кали в

присутствии фенолфталеина..

Едкое кали, 0,5 н спиртовой раствор. Соляная кислота, 0,5 н. раствор. Этиловый спирт ректификованный.. Фенолфталеин, 1% спиртовой раствор.

Методика определения

В коническую колбу емкостью 250 мл отвешивают (с точностью 0,0002 г) 1-1,5 г испытуемых жирных кислот, приливают к ним 25 мл спирто-бензольной смеси (1:3) и тщательно перемешивают. Полученный раствор титруют 0,5 н. спиртовым раствором едкого кали до розового окрашивания в присутствии 5-8 капель фенолфталеина. По количеству раствора КОН (V), пошедшему на титрование, рассчитывают кислотное число. После определения кислотного числа в ту же колбу приливают 25 мл 0,5 н. раствора КОН, вставляют в нее обратный холодильник и устанавливают на кипящую водяную баню. Через 2ч колбу вынимают из бани, отсоединяют холодильник и промывают его внутреннюю трубку 5-10 мл этилового спирта. Избыток щелочи оттитровывают 0,5 н.раствором НСl до обесцвечивания в присутствии 5-8 капель фенолфталеина. Параллельно проводят контрольную пробу, для чего в коническую колбу наливают 25 мл 0,5 н. раствора КОН, и далее выполняют определение в тех же условиях, что и в основном опыте, только в отсутствие навески жирных кислот.

Подсчет кислотного числа х1 (в мг КОН/г) производится по формуле

15

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

х1= VT ∙ 1000 / G

где V – объем 0,5 н. раствора едкого кали, пошедший на нейтрализацию кислот, мл;

T – титр 0,5 н раствора КОН ;

G – навеска жирных кислот, г.

Подсчет эфирного числа х2 (в мг КОН/г) производится по формуле

х2= ( V1 – V2)∙0,028 ∙ 1000 / G = ( V1 – V2) ∙28 / G

где V1 - объем точно 0,5 н. раствора НСl, пошедший на титрование едкого кали в контрольном опыте, мл;

V2 – то же в основном опыте, мл;

0,028 – количество КОН, эквивалентное 1 мл точно 0,5 н. раствора

НСl, г;

G – навеска жирных кислот, г.

Число омыления х3 подсчитывается как сумма:

х3=х1+х2

Вопросы:

1.Как получают синтетические жирные кислоты?

2.Целевым продуктом процесса окисления являются?

Лабораторная работа №6

Определение содержания оксикислот

Цель работы: Растворение навески в легком бензине и отделении от раствора нерастворимых в бензине оксикислот.

Сущность определения заключается в растворении навески в легком бензине и отделении от раствора нерастворимых в бензине и отделении от раствора нерастворимых в бензине оксикислот.

Методика определения

В тарированную коническую колбу емкостью 250 мл отвешивают с точностью до 0,0002 1 г испытуемых жирных кислот, прибавляют 10 мл легкого бензина с концом кипения не выше 500 С и перемешивают до получения однородного раствора. Затем постепенно при перемешивании приливают еще 120 мл легкого бензина, закрывают колбу пробкой и оставляют

16

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

ее стоять на 12-15 ч. За это время все растворимые вещества перейдут в раствор, а в осадке останутся оксикислоты промывают 2-4 раза легким бензином, расходуя его каждый раз 10-15 мл. Колбу с промытыми оксикислотами помещают на 30 мин в сушильный шкаф при 800 С, а затем взвешивают. Сушку повторяют несколько раз, пока разница между двумя последовательными взвешиваниями будет не более 0,015 г. Если в растворе часть оксикислот будет находиться в виде взвеси, то раствор сливают через предварительно высушенный и взвешенный фильтр. После трехкратной промывки фильтра легким бензином его сушат, взвешивают и присоединяют масс оксикислот на фильтре к массе оксикислот в колбе.

Содержание оксикислот х (в%) подсчитывают по формуле

х = G1 / G2 ∙ 100

где G1 – количество оксикислот в колбе, г; G2 – навеска жирных кислот, г.

G – навеска анализируемых жирных кислот, г.

Вопросы:

1.Как отделяются жирные кислоты от оксидата?

2.Что такое омыление?

3.Как получают жирные кислоты?

Лабораторная работа №7

Определение содержания неомыляемых веществ

Цель работы:Омыление жирных кислот спиртовым раствором щелочи.

Испытуемые жирные кислоты омыляют спиртовым раствором щелочи. Образовавшиеся мыла растворяют в воде, а неомыляемые серном эфире. После разделения слоев из эфирного раствора растворитель отгоняют, а оставшиеся неомыляемые вещества взвешивают.

Реактивы Едкое кали, 1 н. спиртовой раствор и о,5 н. водный раствор. Серный эфир.

Сульфат натрия безводный. Поваренная соль.

Фенолфталеин, 1% спиртовой раствор.

Методика определения

17

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

В колбу отвешивают с точностью до 0,0002 3 г жирных кислот и приливают 25 мл 1 н. раствора едкого кали. Присоединяют обратный холодильник и колбу устанавливают в кипящую водяную баню. Через 30 мин оставляют водяную баню и когда остынет колба, ее содержимое переливают в длительную воронку. Колбу два раза ополаскивают водой (по 20 мл). Ополоски сливают в ту же длительную вронку. Приливают к пробе 50 млсерного эфира и перемешивают в течение 50 мин. После отстаивания водный слой сливают в другую делительную воронку. В нее приливают 25 мл серного эфира, перемешивают и водный слой спускают в колбу с пробкой.

Соединенные эфирные вытяжки в делительной воронке прмывают 2 раза по 15 мл водой, а затем 2 раза по 10 мл 0,5 н. растворомщелочи, чтобы связать все свободные кислоты, образующиеся при гидролизе мыла. Если при перемешивании в делительной воронке оразуется трудно отстаивающаяся эмульсия, то к жидкости прибавляют немного поваренной соли в качестве деэмульгатора. Все водные и щелочные вытяжки привоединяют к ранее собранному водному раствору в колбе. Колбу закрывают пробкой и сохраняют ее для дальнейшего определения жирных кислот.

Оставшиеся в делительной воронке эфирные вытяжки отмывают от щелочи несколько раз водой до нейтральной реакциипо фенол фталеину. Затем эфирные вытяжки сушат, пропуская их через воронку, на фильтре которой насыпано 10-15 гсвежепрокаленного сернокислого натрия. Фильтат собирают в тарированную колбу. После этого к колбе присоединяют холодильник и отгоняют серный эфир на водяной бане, а остаток неомыляемых в колбе сушат при 85-950 С до постоянной массы.

Содержание неомыляемых х (в %) подсчитывают по формуле

х = G1 / G2 ∙ 100

где G1 – масса неомыляемых, г; G2 – навеска жирных кислот, г.

Вопросы:

1.Что такое жиры?

2.Названия и формулы жирных кислот?

3.Химические свойства?

Лабораторная работа №8

Определение содержание жирных кислот

Цель работы: Определение жирных кислот в техническом продукте.

18

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Определение жирных кислот в техническом продукте заключается в его обработке щелочью. При этом образуются мыла, из которых после разложения кислотой выделяютсяжирные кислоты.

Реактивы Серная кислота, 10% раствор. Серный эфир.

Поваренная соль,10% раствор. Метиловый оранжевый.

Методика определения

Полученный в предыдущем определении раствор мыла переводят в делительную воронку. Колбу ополаскивают два раза по 100 мл водой и ополоски переливают в туже воронку. Добавляют к раствору 8-10 капель метилового оранжевого и для разложения мыла приливают 10% раствор серной кислоты до появления красной окраски раствора. Затем в воронку приливают 50 мл серного эфира и экстрагируют выделившиеся жирные кислоты. Нижний водный слой сульфатов спускают в другую делительную воронку и в нее приливают 25 мл серного эфира. После перемешивания, отстаивания и раслоения нижний водный слой выливают, а эфирную вытяжку присоединяют к основному эфирному раствору в первой делительной воронке. Эфирные вытяжки промывают несколько раз 10% раствором поваренной соли до нейтральной ракции на метиловый оранжевый, а затем фильтруют через бумажный фильтр, на который насыпано 10-15 г свежепрокаленного сульфата натрия. Фильтр несколько раз промывают серным эфиром. Фильтрат и прмывной эфир собирают во взвешенную колбу.

После отгона эфира на кипящей водяной бане жирные кислоты при 85-950 С до постоянной массы.

Содержание жирных кислот х (в %) подсчитывают по формуле

х = G1 / G2 ∙ 100

где G1 – масса неомыляемых, г; G2 – навеска жирных кислот, г.

Вопросы:

1.Как получают жирные кислоты в промышленности?

2.Физические свойства жирных кислот?

3.Что такое омыление?

Лабораторная работа №9

АНАЛИЗ НЕФТЯНЫХ БИТУМОВ

Общие сведения о нефтяных битумах

19

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

При окислении кислородом воздуха гудронов, крекинг -остатков и других высокомолекулярных остатков нефтяного происхождения получаются густые, вязкие и даже твердые вещества, которые назы ваются нефтяными битумами. Они представляют собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов (масел) и смолистых ве ществ, обладающих различными техническими свойствами в зави симости от химического состава исходного сырья, а также от количества пропущенного при окислении воздуха, температуры и дли тельности окисления. Битумы лучшего качества получаются из тяжелых смол истых нефтей, не содержащих парафина. Некоторые сорта битумов получаются в результате отгона под вакуумом масляных фракций от гудрона. Эти так называемые остаточные битумы характеризуются пониженной плавкостью и могут служить сырьем для получения путем ок исления более твердых сортов битумов.

В процессе окисления нефтяных остатков протекают сложные превращения компонентов исходного сырья. Основными реакциями являются окисление, полимеризация и конденсация. В реакции вовлекается не только углеводородная часть сырья, но и смолистая. Мри этом нейтральные смолы уплотняются в более высокомолекулярные асфальтены. Упрощенно эти процессы можно характеризо вать следующей схемой: углеводороды → нейтральные смолы → асфальтены → карбены →карбоиды.

По мере перехода от углеводородов к смолам и в дальнейшем К асфальтенам и карбоидам происходит обогащение вещества угле родом, увеличивается молекулярный вес и уменьшается раствори мость. Например, карбены растворяются только в сероуглероде, тогда как карбоиды ни в чем нерастворимы. Каждый из компонентов, входящих в состав нефтяных битумов, оказывает влияние на их технические свойства. Твердые парафины уменьшают адгезионную способность (прилипаемость) битума. Смолы придают битуму эла стичность и цементирующую способность. Масла (углеводороды) улучшают растворимость и понижают способность битума к высы хаанию. Асфальтены сообщают битуму твердость и высокоплавкость. Наличие обогащенных углеродом карбенов снижает число раство рителей битума. Повышенное содержание карбенов и особенно карбоидов ведет к потере таких технических качеств битума, как эластичность, пластичность, прилипаемость, тягучесть.

Нефтяные битумы используются во многих отраслях промышлен - ности и разделяются на дорожные, строительные и специальные биумы и рубракс.

Дорожный битум выпускается в жидком, полутвердом и твердом виде и применяется для строительства дорог. Жидкие и полутвердые битумы подразделяются на среднегустеющие и медленногустеющне и идут на обработку грунтовых и гравийных дорог.

20

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Твердый битум в смеси с гравием, песком и другими наполните лями применяется для сооружения асфальтовых дорог, мостовых и тротуаров и придает им достаточную прочность и водонепроницаемость.

Строительные битумы применяются в производстве рубероида и толя, при изготовлении изоляционных покрытий для трубопроводов и для защиты сооружений от грунтовых вод и сырости. Они выпускаются в твердом виде и отличаются между собой по твердости, температуре размягчения и другим показателям.

Битумы нефтяные специальные имеют широкую область технического применения. Благодаря хорошим диэлектрическим свойствам они употребляются в качестве электроизоляционных материалов и для изготовления заливочных аккумуляторных мастик. Наряду с этим битумы являются основой для производства асфальтовых лаков, полиграфических красок и других специальных продуктов. Эти битумы выпускаются трех марок и должны обладать достаточной твердостью, хорошей растворимостью в льняном масле, иметь темпе ратуру размягчения от 100 до 135° С и зольность не более 0,3%. По внешнем у виду специальные битумы — твердые вещества черного цвета, блестящие в изломе.

Рубракс, или щелочной битум получается окислением нефтяных остатков в присутствии щелочи. Он выпускается двух марок, раз личаемых по температуре размягчения, применяется в резиновой промышленности в качестве распределителя сажи в резиновой смеси и для придания ей гладкости при каландровании. Кроме того, рубракс нашел применение в металлургической промышленности для смазки горячих шеек валков прокатных станов.

К нефтяным битумам, в зависимости от их назначения, предъявляются различные требования. К числу наиболее часто встречае мых показателей, характеризующих свойства нефтяных битумов, относятся: растворимость, температура размягчения, глубина про никновения иглы (пенетрация) при 25° С и растяжимость при 25° С (дуктильность).

Цель работы: Определение растворимости битума.

Подготовка битума к испытанию

Перед всеми определениями пробу анализируемого битума в количестве 1 кг обезвоживают и освобождают от механических примесей. Для обезвоживания твердых или вязких битумов пробы нагревают в течение 30 мин в сушильном шкафу или на песчаной бане при температуре не выше 180° С и периодически помешивают стеклянной палочкой. Пробы жидких битумов нагревают до 60° С и пропускают через воронку, в которой насыпан слой крупинок свежепрокаленного хлорида натрия. Для удаления механических примесей обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния битум пропускают через металлическое сито с сеткой № 07 (ГОСТ 3584-53).

21

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Определение растворимости

Твердые нефтяные битумы в соответствии с требованиями ГОСТов должны на 99% растворяться в органических растворителях. К нерастворимой части относятся минеральные примеси и про дукты глубокой конденсации — карбены и карбоиды.

Строительные, кровельные, дорожные и некоторые специальные марки битумов испытываются на растворимость в бензоле или хло - роформе. Для различных марок рубракса (щелочные битумы) в ка честве растворителя приняты хлороформ, или трихлорэтилен, или сероуглерод.

Методика определения

Два обеззоленных бумажных фильтра помещают в воронку и пропускают через них растворитель. После видимого удаления на воздухе растворителя с бумаги фильтры помещают в бюкс с откры той крышкой и ставят в сушильный шкаф при 100—110° С и сушат до постоянной массы.

Втарированную коническую колбу емкостью 250 мл отвешивают 5 г подготовленного к испытанию битума. Наливают в колбу 20 -кратное количество растворителя. Присоединяют к колбе обратный холодильник

иустанавливают ее в кипящую водяную баню на 1 ч. Горячий раствор битума фильтруют черев воронку с двумя доведен ными до постоянной массы фильтрами. Остаток в колбе с помощью добавочных порций горячего растворителя также переносят на фильтр.

Вслучае образования на стенке колбы твердых прилипших примесей их снимают стеклянной палочкой, с которой затем смывают на фильтр чистым горячим растворителем. Осадок на фильтре про мывают горячим растворителем до тех пор, пока вытекающий из воронки растворитель не станет бесцветным и прозрачным. Фильтр вместе с воронкой слегка подсушивают в сушильном шкафу при 100—110°С, а затем переносят в бюкс и сушат в том же шкафу до постоянной массы.

Растворимость битума х (в %) вычисляют по формуле

х = G1 - G2/ G2 ∙ 100

где G1 — навеска испытуемого битума, г; G2 — масса осадка на фильтре, г.

Вопросы:

1.Что называют битумами?

2.Как получают битумы лучшего качества?

3.Что такое твердый битум?

22