Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия и технология органических веществ. Практикум
.pdf
Воронка делительная цилиндрическая ВД-2250-29/32 по ГОСТ
25336.
Холодильник ХПТ-400 14/23-14/23 по ГОСТ 25336.
Фильтр Шота по ГОСТ 25336.
Колба Бунзена по ГОСТ 25336.
Верхнеприводная мешалка.
Электроплитка.
Реактивы и растворы
Эпихлоргидрин по ГОСТ12844.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, 10 % раствор.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, 10 % раствор.
Методика проведения синтеза
В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой,
обратным холодильником и термометром (рис. 24), помещают 90 мл
10 % водного раствора гидроксида натрия, 18,5 г эпихлоргидрина.
Рис. 24. Установка для проведения синтеза
71
При достижении в реакторе температуры 70 °С продолжают перемешивание реакционной массы в течение 1,5 ч. После нейтрализации
10 % раствором HCl, реакционную массу переносят в колбу Кляйзена
емкостью 250 мл и отгоняют воду под вакуумом до уменьшения объема
реакционной массы на три четверти. После чего оставшуюся в колбе
массу охлаждают до комнатной температуры, выпавшие кристаллы
хлорида натрия и жидкие продукты разделяют на фильтре Шотта,
фильтрат перемещают в колбу Кляйзена и отгоняют головную фракцию, выкипающую до 150 °C и вакууме 10 мм рт. ст. Состав остатка
(глицерина-сырца) определяют методом хроматомасспектрометрии
или хроматографически.
Контрольные вопросы
1. Химия и теоретические основы гидролиза. Механизм реакций,
селективность.
2. Производство спиртов и фенолов щелочным гидролизом. Ал-
лиловый спирт, глицерин, фенол.
3. Методы получения глицерина.
4. Технологическая схема получения глицерина из эпихлоргид-
рина.
5. Щелочное дегидрохлорирование хлорпроизводных. Производство хлоролефинов и альфа-оксидов щелочным дегидрохлорированием.
72
9. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И ИДЕНТИФИКАЦИИ
СИНТЕЗИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ
Лабораторная работа 11
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ
Плотность определяют по ГОСТ 18995.1. Плотность продукта –
3
это масса объемной единицы, выраженная в г/см
.
Аппаратура и реактивы
Пикнометр стеклянный по ГОСТ 22524 типов ПЖ-2 и ПЖ-3,
вместимостью 5, 10, 25 и 50 см3 или другие типы пикнометров, позволяющие проводить определение с такой же точностью (конкретная
вместимость и тип пикнометра указываются в стандартах на продукт).
Воронка В-25-38 или В-36-50 ХС по ГОСТ 25336.
Пипетка по ГОСТ 20292-74, исполнения 1, 2 или 3 вместимо-
стью 5 и 10 см3.
Термометр 4-Б 2 по ГОСТ 215 или другого типа с ценой деле-
ния 0,1 °С, позволяющий измерять температуру от 0 до 50 оС.
Термостат.
Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026 марки ФБ
или ФС.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709, свежепрокипяченная и
охлажденная.
Калий двухромовокислый по ГОСТ 4220.
Кислота серная по ГОСТ 4204. Смесь хромовая; готовят следующим образом: 5 г двухромовокислого калия растворяют в 25 см3 воды
и прибавляют 5 см3 серной кислоты.
Эфир этиловый по ГОСТ 6265.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ
18300, высший сорт.
Летучий растворитель такой чистоты, который не оставляет
после испарения сухого остатка (например, ацетон).
Весы лабораторные 2-го класса точности по ГОСТ 24104
с наибольшим пределом взвешивания 200 г.
73
Подготовка к испытанию
Перед испытанием пикнометр промывают последовательно
растворителем для удаления следов испытуемого вещества, затем –
хромовой смесью, водой, спиртом, эфиром, высушивают струей воздуха до постоянной массы и взвешивают (результат взвешивания
в граммах записывают с точностью до четвертого десятичного знака).
Высушивать пикнометр нагреванием не допускается.
Проведение испытания
Пикнометр заполняют с помощью воронки или пипетки дистиллированной водой немного выше метки (для типа ПЖ-2) или доверху (для типа ПЖ-3), закрывают пикнометр пробкой (только типа
ПЖ-2) и выдерживают в течение 20 мин в термостате, в котором поддерживают температуру (20±0,1) оС.
Пикнометр типа ПЖ-2 рекомендуется выдерживать до постоянной температуры при погружении его на такую глубину, чтобы уровень жидкости в термостате находился на несколько миллиметров
выше метки пикнометра.
Пикнометр типа ПЖ-3 рекомендуется выдерживать до постоянной температуры на такой глубине, чтобы уровень жидкости в термостате был на несколько миллиметров ниже горлышка пикнометра.
При (20±0,1) оС уровень воды в пикнометре доводят до метки
(для типа ПЖ-2), быстро отбирая излишек воды при помощи пипетки
или свернутой в трубку полоски фильтровальной бумаги или добавляя
водой до метки. Пикнометр снова закрывают пробкой и выдерживают
в термостате еще 10 мин, проверяя положение мениска по отношению
к метке. При необходимости операцию доведения до метки повторяют.
В пикнометре типа ПЖ-3 вода выступает из капилляра, и избыток ее
осторожно удаляют фильтровальной бумагой, затем пикнометр вынимают из термостата, вытирают снаружи досуха мягкой тканью без следов волокон на стекле, затем взвешивают (результат взвешивания
в граммах записывают с точностью до четвертого десятичного знака).
При использовании пикнометров другого типа условия проведения испытания должны быть указаны в нормативно-технической документации на конкретный продукт.
После проведения эксперимента пикнометр освобождают от
воды, высушивают, ополаскивая последовательно спиртом и эфиром,
74
удаляют остатки эфира струей воздуха, заполняют испытуемой жидко-
20
1
20
2
,
b
b
mm A
mmA
r
-+
=
-+
1
20
2
0, 9982,
b
b
mm A
mmA
r
-+
=×
-+
стью и затем проводят те же операции, что и с дистиллированной водой. При этом для прозрачных и светлоокрашенных жидкостей уровень устанавливают по нижнему краю мениска; для мутных и темноокрашенных – по верхнему краю мениска. В последнем случае уровень
воды в пикнометре также устанавливают по верхнему краю мениска.
Обработка результатов
Относительную плотность испытуемой жидкости при 20 °С,
т. е. отношение массы заданного объема испытуемой жидкости при
20 °С к массе такого же объема дистиллированной воды при 20 °С, вычисляют по формуле
где т1 – масса пикнометра с испытуемой жидкостью, г; тb – масса пустого пикнометра, г; т2 – масса пикнометра с водой, г; A – поправка на
аэростатические силы, вычисляемая по формуле
А = 0,0012·V,
где 0,0012 – плотность воздуха при 20 °С, г/см3; V – объем пикнометра, см3.
Плотность испытуемой жидкости при 20 °С (в граммах на кубический сантиметр) вычисляют по формуле
где 0,9982 – плотность воды при 20 °С, г/см3.
За результат испытания принимают среднее арифметическое
двух параллельных определений, абсолютное расхождение между которыми при доверительной вероятности Р = 0,95 не превышает значения допускаемого расхождения, равного 0,0005 г/см3.
75
Лабораторная работа 12
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТ 18995.2
Подготовка к испытанию
Перед определением поверхности призм рефрактометра промывают несколькими каплями спирта и вытирают, осторожно прикладывая бумагу, полотно или замшу (материалы должны быть мягкие и
неворсистые).
Для определения показателя преломления при температуре
выше 20 оС следует через кожух призм рефрактометра пропускать воду,
имеющую заданную температуру. Для этого термостат соединяют при
помощи резиновых трубок с кожухом призм рефрактометра и пропускают через кожух воду, имеющую температуру (20±0,1)оС, в течение
15‒20 мин.
Перед началом работы проверяют точность прибора по дистиллированной воде (ГОСТ 6709), показатель преломления которой при
20 °С равен 1,3330, или по образцам, приложенным к рефрактометру.
Проверку производят по инструкции, приложенной к прибору. Если рефрактометр дает отклонение показателя преломления образца или
воды, то винтом корректировки нуля устанавливают метку на нужном
делении шкалы.
Проведение испытания
Для определения показателя преломления с точностью до
0,0005 испытания проводят на рефрактометре типа ИРФ-22, а с точностью до 0,0001 и выше – на рефрактометре типа ИРФ-23 по инструкции, прилагаемой к прибору.
Испытуемую жидкость в количестве 1–2 капель наносят при помощи пипетки на поверхность нижней призмы, предварительно промытой и высушенной, не касаясь призмы пипеткой, быстро соединяют обе
призмы и прижимают их зажимом. Зрительную трубку устанавливают
слегка в наклонном положении. Зеркало устанавливают по отношению
к естественному или искусственному источнику света так чтобы получить максимальную освещенность поля зрения и появление черно-белой границы светотени. Если после фокусировки окуляра граница
76
светотени будет иметь некоторую окраску, то ее устраняют вращением
( )
( )
2
2
1
R;
2
n
M
d
n
-
=×
+
( )
( )
2
2
1
1
r;
2
n
d
n
-
=×
+
компенсатора. Если светотень будет серо-белой, необходимо тщательно вымыть призму на входе луча света.
Затем медленно вращают поворотный винт, связанный с дуговой
шкалой, до тех пор, пока четкая граница светотени точно и симметрично
пересечет центр скрещенных визирных линий. Отсчет показателя преломления ведут при помощи лупы дуговой шкалы по делению, соответствующему визирной линии шкалы. Намечают границу светотени, и отсчет ведут пять раз (попеременно сверху и снизу), после чего вычисляют
среднее арифметическое значение этих измерений. Результатом определения считают среднее арифметическое значение этих измерений.
После окончания измерения поверхности призм следует промыть спиртом или другим растворителем (в зависимости от растворимости испытуемого вещества) и высушить так же, как перед началом
определения.
За результат испытания принимают среднее арифметическое
двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 0,0002.
Лабораторная работа 13
РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕФРАКЦИИ
Как уже указывалось, значение показателя преломления зависит от температуры. У органических жидкостей он падает с ростом температуры на градус на 0,0004‒0,00005. Чтобы исключить влияние
внешних факторов (длина волны падающего света, температура и давление) на показатель преломления, вводят понятие молекулярной и
удельной рефракции. Их вычисляют по формулам:
где R – молекулярная рефракция; r – удельная рефракция; n – показатель преломления; d – относительная плотность вещества; М – молекулярная масса.
77
Молекулярная рефракция не зависит от температуры и агрегат-
Элемент
Атомная
рефракция
Элемент
Атомная
рефракция
Углерод
2,418
Бром
6,865
Водород
1,100
Йод
13,91
Кислород
в группах:
-ОН
-О-
>C=О
1,525
1,643
2,211
Азот в первич-
ных алифати-
ческих аминах
2,322
Хлор
5,967
Инкременты
кратных связей:
>C=C<
-С≡С-
1,733
2,389
( )
( )
2
2
1, 5248 1 112,56
R 30,9
1, 5248 2 1,107
M
-×
==
+×
ного состояния вещества. Для химических соединений она представляет собой аддитивную величину, что применяется при установлении
состава и строения органических веществ. Молекулярную рефракцию
вычисляют как сумму атомных рефракций и инкрементов кратных связей (табл. 26). С другой стороны, измеряют показатель преломления и
плотность идентифицируемого вещества при 20 °С. Эти величины, а
также молярную массу вещества вводят в уравнение. В обоих случаях
должна получаться практически одинаковая молекулярная рефракция.
Таблица 26
Атомные рефракции некоторых химических элементов
и инкрементов кратных связей (20 °С, λ = 589 нм)
Вычисление молекулярной рефракции рассмотрим на примере
хлорбензола, молекула которого содержит 6 атомов углерода, 5 атомов
водорода, 1 атом хлора, а также в ней имеются 3 двойные связи, поэтому
R
= 6×2,418 + 5×1,100 + 1×5,967 + 3×1,733 = 31,2.
м
Экспериментально находят, что показатель преломления анализируемой жидкости равен 1,5248. Плотность хлорбензола –
1,107 . 10
3
кг/м3, молярная масса – 112,56 г/моль. Эти величины вводим
в формулу и получаем
.
78
Небольшое различие двух значений Rм (31,2 – 30,9 = 0,3) свидетельствует о том, что анализируемая жидкость действительно представляет собой хлорбензол. Существенные расхождения между значениями
, найденными двумя способами, могут обусловливаться эксперимен-
R
м
тальными погрешностями, значительным загрязнением анализируемого
вещества, а также тем, что препарат не является хлорбензолом.
Лабораторная работа 14
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕРВАЛОВ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ
В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТ 18995.4
Настоящий стандарт распространяется на органические химические продукты (реактивы, особо чистые вещества и технические
продукты) и устанавливает капиллярный и термомикрометоды определения интервала температуры плавления твердых кристаллических
продуктов, которые плавятся при температуре до 350 °С.
Сущность капиллярного метода заключается в измерении температуры, при которой визуально наблюдается момент перехода
пробы, помещенной в стеклянный капилляр и нагреваемой с регулируемой скоростью, в расплавленное состояние.
Аппаратура и реактивы
Для определения температуры плавления капиллярным методом применяют:
‒ Прибор с электрообогревом, безжидкостный, тип ПТП; прибор с жидким теплоносителем (рис. 25), состоящий из круглодонной
колбы (1) из термостойкого стекла, вместимостью 150‒180 см3 с высотой горла не менее 65 мм, диаметром горла 29±1 мм и пробирки из
термостойкого стекла (2) высотой 150±2 мм и диаметром 19±1 мм
с шаровидным расширением в верхней части. В верхней части пробирки и колбы имеется по одному отверстию (6) диаметром 2‒3 мм –
для сообщения внутренней части прибора с атмосферой.
Допускается применение пробирки без шаровидного расширения таких же размеров с четырьмя отростками, припаянными к пробирке для ее крепления в колбе.
79
Рис. 25. Прибор с жидким теплоносителем для определения
температуры плавления: 1 – круглодонная колба; 2 – пробирка;
3 – корковая пробка; 4 – вспомогательный термометр
для измерения температуры выступающей части столбика ртути;
5 – термометр; 6 – отверстия; 7 – капилляр с пробкой
Пробирку помещают в колбу так, чтобы расстояние между
дном пробирки и дном колбы было 15–20 мм. Колбу наполняют жидким теплоносителем на 4/5 объема. Такой же теплоноситель наливают
и в пробирку так, чтобы ртутный резервуар термометра и капилляра
находился в середине слоя жидкости. Для исключения влияния колебаний воздуха на скорость нагревания и в целях безопасности прибор
помещают в жестяной или алюминиевый кожух, в котором имеется
застекленное смотровое окно или двухслойный экран из силикатного
и органического стекла.
Допускается применять другие приборы, обеспечивающие
проведение определения в том же режиме нагрева.
– Термометры ртутные стеклянные лабораторные укороченные
(не более 300 мм) с ценой деления 0,05, 0,1 или 0,2 °С и установленной
температурной поправкой. Допускается использование термометров с ценой деления 0,5 °С и установленной температурной поправкой.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]