Химия элементоорганических мономеров и полимеров

81

3.6. Определение содержания кремния в кремнийор­

rанических соединениях BecoBblM методом.

Навеску (- 0,5 г) тетраэтоксисилана, взятую на аналитиче­

ских весах с точностью до 0,0001 г., поместите в предварительно

прокаленный до постоянной массы (при красном калении) фар­ форовый тигель. Затем в тигель влейте 1,5 мл 25·процентного олеума и 2-3 капли.концентрированной азотной кислоты, содер­ жащей 20% оксидов азота. Содержимое тигля осторожно на­ грейте в муфеле в вытяжном шкафу. Добавление азотной кисло­ ты по каплям повторите несколько раз до тех пор, пока органи­ ческая часть навески не окислится. Остаток должен быть белого цвета. После этого прибавьте еще 2-3 капли азотной кислоты и

содержимое тигля упарьте, усиливая нагревание для удаления

избытка кислот.

При этом следите, чтобы не было сильного вспенивания. После того, как выделение паров закончено, тигель поместите в муфелную печь и прокалите при температуре красного каления

до постоянной массы.

Взвешивание прокаленного тигля осуществляйте только после полного его остывания до комнатной температуры. Раска­ ленный тигель ставят остывать в эксикатор с хлористым кальци­ ем, при этом краник на крышке вакуум·эксикатора должен быть открыт. Если крышка эксикатора не имеет краника, то она долж­

на быть немного сдвинута для сообщения внутренней полости

эксикатора с атмосферой.

Содержание кремния вычислите по формуле

0,4672 . 9 . 100

% Si =

а

где 9 - масса остатка после прокаливания, мг;

а - навеска, мг;

0,4672 - коэффициент пересчета с Si02 на Si.

3.7. Работы с применением вакуума.

Обычно в лаборатории вакуум применяют при фрак­ ционной перегонке высококипящих веществ и фильтровании

вязких или гидролизующихся смесей ДЛЯ ускорения процесса

фильтрации.

http://www.mitht.ru/e-library/

82

Вакуум в лабораторных условиях создается масля­

ным или водоструйным насосами. Масляный насос создает

более глубокий вакуум (до 0,5 - 1 мм РТ.ст. остаточного давления); вакуум, создаваемый водоструйным насосом зна­

чительно меньше и сильно зависит от напора воды в водо­

струйным насосом. Остаточное давление, создаваемое водо­ струйным насосом, обычно составляет 15-20 мм РТ.ст. и бо­

лее.

Работа с применением вакуума представляет опас­ ность для работающего и окружающих вследствие возмож­ ного разрыва стеклянных частей вакуумной установки, нахо­ дящихся при пониженном давлении. Для работы с вакуумом нельзя использовать плоскодонную посуду (за исключением специальных толстостенных колб Бунзена). Категорически запрещается использовать посуду, имеющую дефекты (тре­

щины, «звездочки», воздушные пузыри в толще стекла и

др.). Для создания максимального разрежения система должна быть герметична, что достигается смазыванием при­ шлифованных поверхностей специальной термостойкой ваку­ умной смазкой, использованием вакуумных шлангов, плотно

надетых на предназначенные для этого места стеклянной и

металлической аппаратуры.

Для безопасной работы с применением вакуума не­ обходимо:

1. Все части системы, находящиеся под вакуумом, должны быть изолированы от работающего и окружающих защитным экраном из оргстекла. Если работа проводится в вытяжном шкафу, защитным экраном может служить под­ вижная створка, опущенная так, чтобы возможные осколки стекла не причинили вреда работающему (но не ниже, чем это допускается «Инструкцией по работе в вытяжных шка­ фах>~). Отдельные части установки могут бьггь накрыты ас­ бестовым одеялом. Толстостенные склянки (ловушки, проме­ жуточные емкости и т.П.) должны быть обмотаны тканью или изоляционной лентой.

2.Перед включением масляного или водоструйного

насоса работающий надевает защитные очки и не снимает их вплоть до выключения насоса и сбрасывания вакуума.

http://www.mitht.ru/e-library/

83

Несоблюдение правил безопасной работы при ис­

пользовании пониженного давления может привести к раз­

рыву аппаратуры и поражению работающего и окружающих

осколками стекла и выбросу содержимого колб, возникнове­

нию пожара, отравлению людей, потере продукта, порче оборудования.

Ниже приводятся основные правила выполнения не­ которых операций с применением пониженного давления.

3.7.1. Переrонка с использованием масляноrо насоса. .

Измерение вакуума при использовании масляного насо­ са чаще всего проиэводится с помощью U-образного стеклянного ртутного манометра. Манометр крепится на деревянной под­

ставке, которая ставится на эмалированный поддон. На подстав­

ку с манометром одевается защитный экран из оргстекла. Мано­ метр сообщается с вакуумной линией через кран. При наборе вакуума кран открывают, при сбросе вакуума необходимо снача­ ла закрыть кран и лишь затем сбрасывать вакуум (во избежание резкого броска ртути в колене манометра, что может разбить манометр). После сброса вакуума в системе очень осторожно

открывать кран для впуска воздуха в вакууметр.

1.Нельзя перегонять вещества, имеющие темпера­

туру кипения ниже 1700с 1760 мм РТ.ст.

2.Для предохранения металлических деталей насоса от коррозии, а масла насоса от загрязнений ставится сис­ тема ловушек. Сразу же после прибора для перегонки ста­ вится стеклянная разборная ловушка, охлаждаемая в сосуде Дьюара жидким азотом или смесью сухого льда в ацетоне (улавливает несконденсировавшиеся в холодильнике летучие продукты). Непосредственно перед насосом ставятся ло­ вушки со щелочью (или натронной известью) и активирован­

ным углем (дополнительная защита от газообразных продук­

тов, в том числе кислого характера).

3.Порядок включения: Для обеспечения равномер­

http://www.mitht.ru/e-library/

84

ное давление соответствует минимальному, только после

этого начинают HarpeB куба и производят перегонку.

4. Порядок выключения: По завершении перегонки отключают обогрев куба и закрывают кран манометра, дают содержимому куба остыть до комнатной температуры. Затем выключают вакуумный насос и постепенно сбрасывают ва­ куум, впуская воздух в систему. Если куб не охладить и впустить воздух, то гидролизующиеся жидкости могут быть

прогидролизованы влагой воздуха, а горючие жидкости могут загореться с разрывом колбы.

3.7.2. Переrонка и фильтрование с использованием

водоструйноrо насоса.

При использовании водоструйного насоса необходимо между насосом и вакуумной системой ставить ловушку для предотвращения попадания воды в систему. Ловушка должна быть объемом 1-1,5 литра. Если из-за изменения давления в

водопроводе вода начинает поступать в ловушку, следует

немедленно открыть воздушный кран и сбросить вакуум. Порядок работы с водоструйным насосом следующий:

для набора вакуума сначала включают насос и затем мед­ ленно закрывают воздушный кран, постепенно создавая раз­

режение в системе; для сброса вакуума сначала медленно

открывают воздушный кран и впускают воздух в систему и

только после этого выключают водоструйный насос.

Перегонка на водоструйном насосе требует соблюде­

ния тех же правил, что и перегонка на масляном насосе -

необходимо использовать кипелки или капилляр, необходимо охладить жидкость в кубе перед сбрасыванием вакуума.

Фильтрование при пониженном давлении обычно про­

водят с использованием ВОДоструйного насоса. Для отделе­

ния твердых осадков используют стеклянные фильтры Шотта

и воронки Бюхнера. Для воронки Бюхнера используется фильтровальная бумага, которая должна плотно прилегать к воронке - во избежание попадания осадка в фильтрат. Плот­ ного прилегания можно доБИТЬСЯ,если, включив вакуум. фильтровальную бумагу смочить чисты M растворителем, и лишь после этого в воронку быстро подавать фильтруемую

смесь. При фильтровании гидролизующихся жидкостей для

изоляции их от влаги воздуха на фильтр или воронку натя-

http://www.mitht.ru/e-library/

85

гивают резиновую перчатку или полиэтиленовую пленку,

фильтрование надо выполнять по возможности быстро.

3.8. Анализ соединений методом raзожидкостной

хроматографии (ГЖХ)

Для определения степени чистоты и идентификации соединений в лабораторной практике широко используется метод аналитической газожидкостной хроматографии. Этот метод позволяет сравнительно быстро и просто проанализи­ ровать состав смеси продуктов реакции, наличие примесей в

выделенном веществе, а при наличии эталонных веществ и

идентифицировать смесь веществ. Для анализа требуется минимальное количество вещества'" 1-2 мкл.

В лабораторной практике встречаются различные конструкции хроматографов. Работать на хроматографе мо­ жет только специально подготовленный сотрудник, обучен­ ный работе на данной модели хроматографа. Им произво­ дится включение и выключение прибора, выбор и установка

режима выполнения анализа в зависимости от предполагае­

мого состава анализируемой смеси, ввод пробы в хромато­

граф, запись хроматограммы. Хроматограмма состоит из од­ ного или более пиков различной интенсивности. При рас­ шифровке хроматограммы пользуются следующими положе­ ниями: 1) Площадь пика прямо пропорциональна концентра­ ции вещества, которому он соответствует; 2) Последова­

тельность выхода пиков, как правило, соответствует темпе­

ратурам кипения веществ. Указанные положения могут быть использованы ДЛЯ ориентировочной расшифровки хромато­ граммы, вполне допустимой в студенческом лабораторном практикуме. Для получения более достоверных результатов необходимо проводить калибровку хроматографа по каждому из компонентов смеси, что является весьма трудоемкой за­ дачей.

Для качественного анализа смеси продуктов, состоя­ щей из нескольких компонентов, может быть использован метод подкола. Для этого необходимо иметь образцы чис­

тых соединений, наличие которых предполагается в анали­

зируемой смеси. Сначала снимают хроматограмму исследуе­ мой смеси. Далее готовят искусственные смеси, добавляя к

исследуемой смеси соединения, наличие которых предпола­

гается в исследуемой смеси и снимают для каждой смеси

http://www.mitht.ru/e-library/

87

http://www.mitht.ru/e-library/

88

http://www.mitht.ru/e-library/

89

тографии (ГЖХ).

4. Некоторые физические свойства исходных соеди- 86 нений, продуктов реакций и растворителей.

http://www.mitht.ru/e-library/