Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химическая технология органических веществ. Учебное пособие-1
.pdf
Кислоты, применяемые в лаборатории, бывают технические и
5
100
102
4
.
100
51,
2
.
чистые. Технические кислоты содержат примеси, а потому при
аналитических работах не употребляются.
Концентрированная соляная кислота на воздухе дымит,
поэтому работать с ней нужно в вытяжном шкафу. Наиболее
концентрированная соляная кислота имеет плотность 1,2 г/см3 и
содержит 39,11% хлористого водорода.
Разбавление кислоты проводят по расчету, описанному выше.
Пример 10. Нужно приготовить 1 л 5% раствора соляной
кислоты, пользуясь раствором ее с плотностью 1,19 г/см3.
По справочнику узнаем, что 5% раствор имеет плотность 1,024
г/см3; следовательно, 1 л ее будет весить 1,024×1000=1024г. В этом
количестве должно содержаться чистого хлористого водорода:
100 - 5
1024 - x
Кислота с плотностью 1,19 г/см3 содержит 37,23% НС1
(находим также по справочнику). Чтобы узнать, сколько следует взять
этой кислоты, составляют пропорцию:
x =
= 51,2 г.
100 - 37,23
x - 51,2
или 137,5 / 1,19 = 115,5 мл кислоты с плотностью 1,19 г/см3. Отмерив
116 мл раствора кислоты, доводят объем его до 1 л.
Также разбавляют серную кислоту. При разбавлении ее
следует помнить, что нужно приливать кислоту к воде, а не наоборот.
При разбавлении происходит сильное разогревание, и если приливать
воду к кислоте, то возможно разбрызгивание ее, что опасно, так как
серная кислота вызывает тяжелые ожоги. Если кислота попала на
одежду или обувь, следует быстро обмыть облитое место большим
количеством воды, а затем нейтрализовать кислоту раствором
углекислого натрия или раствором аммиака. При попадании на кожу
x =
37,53
= 137,5 г.
31
рук или лица нужно сразу же обмыть это место большим количеством
100
4,903
9
.
воды.
При смешивании с водой азотной кислоты также происходит
разогревание (не такое, правда, сильное, как в случае серной кислоты),
и поэтому меры предосторожности должны применяться и при работе
с ней.
Точные растворы
Точные растворы кислот готовят так же, как и
приблизительные, с той только разницей, что вначале стремятся
получить раствор несколько большей концентрации, чтобы после
можно было его точно, по расчету, разбавить. Для точных растворов
берут только химически чистые препараты.
Нужное количество концентрированных кислот обычно берут
по объему, вычисленному на основании плотности.
Пример 11. Нужно приготовить 0,1 н. раствор H2SO4. Это
значит, что в 1 л раствора должно содержаться 49,039/10=4,9039г
серной кислоты.
Кислота с плотностью 1,84 г/см3 содержит 95,6% H2SO4 и для
приготовления 1 л 0,1 н. раствора нужно взять ее следующее
количество:
100 - 95,6
x - 4,9039
x =
95,6
= 5,1296 г.
Соответствующий объем кислоты составит:
5,1296 / 1,84 = 2,79 мл.
Отмерив из бюретки точно 2,8 мл кислоты, разбавляют ее до 1
л в мерной колбе и затем титруют раствором щелочи и устанавливают
нормальность полученного раствора. Если раствор получится более
концентрированным, к нему добавляют из бюретки рассчитанное
количество воды. Например, при титровании установлено, что 1 мл
0,1 н. раствора H2SO4 содержит не 0,0049 г H2SO4, a 0,0051 г. Для
вычисления количества воды, которое необходимо для приготовления
точно 0,1 н. раствора, составляем пропорцию:
32
1000 - 4,9
100
0
5,1
.
x - 5,1
Расчет показывает, что этот объем равен 1041 мл и в раствор
нужно добавить 1041 – 1000 = 41 мл воды. Следует еще учесть то
количество раствора, которое взято для титрования. Пусть взято 20
мл, что составляет 20 / 1000 = 0,02 от имеющегося объема.
Следовательно, воды нужно добавить не 41 мл, а меньше:
41 – (41 – 0,02) = 41 – 0,8 = 40,2 мл.
Исправленный раствор следует снова проверить на
содержание вещества, взятого для растворения.
x =
4,9
= 1041 мл.
2.1.6 Фиксаналы
Для быстрого приготовления точных растворов различных
вешеств (кислот, щелочей и солей) удобно применять фиксаналы. Это
— заранее приготовленные и запаянные в стеклянных ампулах точно
отвешенные количества реактива, необходимые для приготовления 1 л
0,1 н. или 0,01 н. раствора.
Фиксаналы продаются в коробках, содержащих 10 ампул. На
каждой ампуле имеется надпись, указывающая, какое вещество или
раствор находится в ампуле, и количество вещества (0,1 или 0,01 гэкв).
Для приготовления точного раствора вначале теплой водой
смывают надпись на ампуле и хорошо обтирают ее. В мерную колбу
емкостью 1 л вставляют специальную воронку с вложенным в нее
стеклянным бойком (обычно прилагается к каждой коробке
фиксанала), острый конец которого должен быть обращен вверх
(рис.2.1).
Если специальной воронки нет, можно пользоваться обычной
химической воронкой, вставив в нее стеклянный боек.
Когда боек будет правильно уложен в воронке, ампуле с
фиксаналом дают свободно падать так, чтобы тонкое дно ампулы
разбилось при ударе об острый конец бойка.
33
После этого пробивают боковое
углубление ампулы и дают
содержимому вытечь. Затем, не
изменяя положения ампулы, ее
тщательно промывают дистиллированной водой из промывалки.
Для промывки рекомендуется
употребить не менее чем
шестикратное (по емкости ампулы)
количество воды. Промыв ампулу, ее
удаляют, а раствор доливают
дистиллированной водой до метки,
закрывают колбу пробкой и
тщательно встряхивают.
Кроме жидких фиксаналов,
имеются и сухие. При приготовлении
Рис. 2.1. Прибор для
приготовления растворов из
фиксаналов:
1– ампула; 2– боек; 3–остро-
конечная палочка для
пробивания ампулы сбоку;
4– воронка; 5– мерная колба
Сушкой называется процесс освобождения вещества в любом
агрегатном состоянии от любой примеси жидкости. Чаще всего под
сушкой понимают освобождение от влаги или органических
растворителей / 2 /.
Многие реакции в органической химии проводятся при
отсутствии влаги, в таких случаях следует высушивать исходные
вещества, применять абсолютированные растворители и предохранять
из них растворов ампулу вскрывают
так же, как описано выше. Нужно
лишь заботиться о том, чтобы воронка
была совершенно сухая. Когда ампула
будет разбита, все содержимое ее
осторожным встряхиванием высыпают в колбу, ампулу промывают
дистиллированной водой.
2.2 Высушивание
34
реакционную среду от попадания влаги из воздуха.
Осушитель должен быстро действовать, не растворяться в
органических жидкостях, не взаимодействовать с высушиваемым
веществом.
По состоянию вещества следует различать высушивание газов,
жидкостей (главным образом органических) и твердых веществ / 1 /.
2.2.1 Высушивание газов
Газы можно высушивать несколькими способами:
1)пропусканием через концентрированную чистую серную
кислоту;
2)пропусканием через твердые поглотители, например,
хлористый кальций, фосфорный ангидрид, силикагель и т.д.;
)вымораживанием.
3
Серной кислотой можно сушить воздух и все газы, с которыми
она не реагирует: кислород, водород, азот, двуокись и окись углерода,
хлор, хлористый водород, сернистый газ.
При высушивании газа концентрированной серной кислотой
пользуются склянками Дрекселя, Тищенко или Алифанова (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Промывные склянки:
а – склянка Дрекселя; б – склянка Тищенко; в – склянка
Алифанова
а б в
35
Чистую концентрированную кислоту наливают не более чем
на 2/3 высоты сосуда, а в склянку Тищенко не более 1/4 ее объема.
Обычно промывная склянка соединена с источником газа и
прибором посредством двух пустых предохранительных склянок, роль
которых выполняют склянки Дрекселя или Тищенко (рис. 2.3) /2/.
Рис. 2.3. Схема прибора для ввода газа в реакционный сосуд:
1 — баллон с газом; 2, 4 — предохранительные склянки;
3 — промывная склянка; 5 —сосуд для проведения реакции
Осушивание газов твердыми осушителями проводят в
осушительных колонках (рис. 2.4), а для защиты газа от влаги воздуха
прибор закрывают хлоркальциевой трубкой.
При пользовании поглотительной
колонкой в шейку ее кладут тонкую
металлическую сетку, на которую
насыпают поглотитель, например,
хлористый кальций. Сверху него
кладут какой-либо фильтрующий
материал, чтобы задерживать частицы
обезвоживающего вещества.
Способ высушивания газов путем
вымораживания основан на том, что с
понижением температуры понижается
Рис. 2.4. Осушительная
колонка
можно применять различные установки. Обычно применяют
и давление водяных паров,
содержащихся в данном газе. Для
высушивания газов вымораживанием
36
стеклянные спирали, охлаждаемые или жидким азотом в сосуде
Дьюара, или какой-либо охладительной смесью / 1 /.
2.2.2 Высушивание органических жидкостей
Органические жидкости сушат обычно твердыми
неорганическими осушителями, при этом следует брать небольшое
количество последних, чтобы избежать потерь от адсорбции вещества
осушителем. Сначала встряхивают органическую жидкость с
небольшим количеством осушающего вещества (до 3% от массы
раствора), через некоторое время выделяется небольшой слой водного
раствора осушителя, если были взяты для сушки вещества,
образующие с водой гидраты (хлористый кальций, сернокислый
натрий, едкий натр, сернокислый магний). Жидкость сливают, снова
вносят свежую порцию осушителя и так повторяют до тех пор, пока
осушитель не перестанет поглощать воду, например, хлористый
кальций не будет расплываться, фосфорный ангидрид не станет
слипаться и т. п. После такой обработки органическую жидкость
помещают в колбу, которую закрывают пробкой с хлоркальциевой
трубкой и оставляют стоять на ночь с новой порцией осушителя.
Перед перегонкой высушенную органическую жидкость
отфильтровывают или чаще всего декантируют / 2 /.
2.2.3 Высушивание твердых веществ
Легколетучие примеси могут быть удалены из
негигроскопичных твердых веществ высушиванием на
фильтровальной бумаге, термически устойчивые вещества могут быть
высушены в сушильных шкафах. Часто для сушки твердых веществ
применяют эксикаторы, представляющие собой толстостенные сосуды
с пришлифованными крышками (рис.2.5).
Высушивание может производиться как при атмосферном
давлении, так и в вакууме.
37
а
б в
Рис. 2.5. Эксикаторы:
а – обыкновенный; б, в – вакуумные эксикаторы
Вакуум - эксикаторы отличаются от обычных наличием в
корпусе или крышке крана, посредством которого эксикатор
присоединяется через предохранительную склянку к водоструйному
насосу (рис. 2.6) / 3 /.
Рис. 2.6. Схема соединения вакуум – эксикатора с
водоструйным насосом:
1 – вакуум - эксикатор; 2 – манометр; 3 – предохрани-
тельная склянка
38
Некоторые вакуум – эксикаторы (рис. 2.5, б) имеют
приспособление для обогрева при помощи электричества. В таком
эксикаторе возможно вести высушивание в вакууме при подогреве /1/.
Этот метод чаще используется для сушки продуктов
реакции, чем реагентов / 4 /.
В вакуумных эксикаторах обычно сушат вещества,
чувствительные к действию воздуха или влаги / 3 /.
При сушке твердое вещество должно быть в виде порошка или
в мелкокристаллической форме. Его следует насыпать в стеклянную
чашку тонким слоем (при сушке в вакууме прикрыть часовым
стеклом). Для удаления из твердого вещества паров воды или спирта в
нижнюю часть эксикатора помещают концентрированную серную
кислоту, прокаленный хлористый кальций, фосфорный ангидрид,
силикагель или твердую щелочь. Если же удаляют углеводороды
(бензол, петролейный эфир, диэтиловый эфир, сероуглерод,
хлороформ), то в качестве «осушителя» используют куски парафина /4
.
/
Внутрь эксикатора, на дно цилиндра, над конусообразной
частью, обычно кладут фарфоровую вкладку (рис. 2.7), на которую
помещают высушиваемое вещество / 1 /.
Рис. 2.7. Фарфоровые вкладки в эксикатор
Вместо вкладок можно пользоваться обычным стеклом (кроме
тех случаев, когда в эксикатор ставят горячие тигли). Класть стекло
нужно на пробки, чтобы не изолировать цилиндрическую часть
эксикатора от конусообразной.
При работе с эксикатором нужно следить, чтобы притертые
части всегда были смазаны вазелином или другой смазкой.
39
Эксикаторы очень часто приходится переносить с места на
место и при этом нередки случаи, когда крышка соскальзывает и
разбивается. Поэтому при переноске эксикатора обязательно нужно
придерживать крышку (рис. 2.8).
Иногда под вакуумом эксикаторы взрываются, поэтому перед
включением насоса их необходимо обернуть полотенцем .
По окончании высушивания перед снятием крышки
необходимо очень осторожно открыть кран, соединяющий эксикатор с
атмосферой, так как струя врывающегося воздуха может сдуть
высушиваемое вещество и смешать его с осушителем. Поэтому
впускной кран нужно поворачивать медленно и поднимать крышку
только через несколько минут после того, как впускной кран был
приоткрыт / 3 /.
Рис. 2.8. Положение рук при переноске
эксикатора
2.2.4 Основные осушители
Осушающий агент подбирают в зависимости от химических
свойств высушиваемого вещества / 2 /.
Хороший осушитель должен удовлетворять следующим
основным требованиям:
1) осушитель не должен химически взаимодействовать с
высушиваемым органическим соединением;
) осушитель не должен каталитически способствовать
2
самоокислению, полимеризации и конденсации высушиваемых
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]