- •II. Методы работы в лаборатории органического синтеза
- •Лабораторная химическая посуда и приборы
- •1. МатериаЛы
- •1.1 Стекло
- •1.1. Виды стекол
- •1.1.1 Кварцевое стекло
- •1.1.2 Стекло марки «пирекс» (Pirex)
- •1.1.3 Стекло марки Викор (Vicor)
- •1.1.4 Другие марки лабораторных стекол
- •1.2 Фарфор
- •1.3 Полимерные материалы
- •1.3.1 Фторопласт-4 (тефлон)
- •1.3.2 Фторопласт-3
- •1.3.3 Полиэтилен
- •1.3.4 Полипропилен
- •1.3.5 Полиметилметакрилат (оргстекло)
- •1.4 Материалы для фильтрования
- •1.4.1 Фильтровальная бумага
- •1.4.2 Стеклянные фильтры
- •1.4.3 Тканевые фильтры
- •1.5. Изделия из резины
- •1.6 Смазки
- •2. Очистка и сушка химической посуды
- •2.1. Очистка посуды
- •2.2.1 Предварительная очистка
- •2.1.2 Очистка хромовой смесью
- •2.1.2 Очистка перманганатной смесью
- •2.1.3. Другие моющие средства
- •2.2. Сушка посуды
- •3. Меры безопасности при работе со стеклянной посудой
- •4. Лабораторная посуда
- •4.1 Колбы (англ. Flask, нем. Kolben, фр. Fiole)
- •4.1.1 Колбы конические (англ. Conical flask)
- •4.1.2 Колбы плоскодонные
- •4.1.3 Колбы Бунзена
- •4.1.4. Колбы круглодонные
- •4.1.4.1 Колбы круглодонные к-1, к-2 (одногорлые)
- •4.1.4.2 Колбы круглодонные кгу-2, кгп-3 (двугорлые, трехгорлые, многогорлые)
- •4.1.4.3 Колбы Вюрца
- •4.1.4.4 Колбы Кляйзена
- •4.1.5 Грушевидные и остроконечные колбы
- •4.2 Стаканы лаборатоРные и мерные цилиндры
- •4.3 Холодильники (англ. Condrnser, нем. Laborkühler)
- •4.3.1. Классификация холодильников
- •По строению внутренней трубки
- •Обозначение холодильников
- •4.4. Дефлегматоры (насадки, колонки)
- •4.5. Капельные воронки (англ. Drop funnel)
- •4.6. Делительные воронки
- •2.6. Хлоркальциевые трубки
- •При проведении перегонки хлоркальциевая трубка устанавливается на аллонж (рис. 35 б). В установке с обратным холодильником она помещается в верхнее его отверстие (рис. 35 а).
- •2.7. Воронки (англ. Funnel)
- •2.8. Эксикаторы (англ. Desiccator, vacuum desiccators)
- •2.9. Термометры
- •2.10. Перемешивание. Мешалки
- •2.11. Склянки промывные
- •2.12. Соединение стеклянной посуды
- •2.12.1. Соединительные элементы из стекла
- •2.12.1.1. Переходники и насадки
- •2.12.1.2. Алонжи
- •2.12.2 Приборы на шлифах
- •2.12.3. Пробки (англ. Stopper)
- •2.12.4. Резиновые трубки (шланги)
- •2.13. Металлическое оборудование
- •2.14. Нагревание и охлаждение. Бани
- •2.14.1. Нагреватели. Нагревательные бани
- •Водяные бани
- •Паровые бани
- •Масляные и парафиновые бани
- •Гликолевые бани
- •Металлические бани
- •Солевые бани
- •Песочные бани
- •Воздушные бани
- •Электрические плитки и колбонагреватели
- •2.14.2. Охлаждение. Охлаждающие бани
- •Водяная баня
- •Ледяные бани
- •3. Правила сборки установок для выполнения работ
- •4.1.2. Фракционная перегонка
- •4.1.3. Перегонка при пониженном давлении (перегонка в вакууме)
- •4.1.3.1. Создание ВаКуума
- •4.1.4. Перегонка с водяным паром
- •5. Методы выделения и Очистки твердых веществ
- •5.1. Кристаллизация
- •5.1.1. Скорость кристаллизации
- •5.2. Выпаривание
- •Принцип действия
- •5.3. Фильтрование
- •Фильтрование при атмосферном давлении
- •Фильтрование при пониженном давлении
- •5.4. Экстракция
- •5.4.1. Экстракция в аппарате сокслета
- •5.5. Возгонка
- •5.6. Перекристаллизация
- •6. Сушка органических соединений
- •6.1. Сушка жидкостей
- •6.2. Сушка твердых веществ
- •6.3. Сушка газов
- •7. Абсолютирование органических растворителей
- •Абсолютирование натрием
- •Абсолютирование сплавом калий-натрий.
- •7.1. Получения абсолютного эфира
- •7.2. Получение абсолютного этилового спирта
- •8. Определение чистоты органических веществ
- •8.1. Определение температуры плавления
- •8.2. Определение температуры кипения
- •9. Список рекомендуемой литературы
3. Правила сборки установок для выполнения работ
Выбор установки (прибора) для выполнения работы определяется, в первую очередь, задачей, стоящей перед экспериментатором, условиями проведения работы, а также свойствами исходных и конечных продуктов.
Сборка установки должна проводиться с большой тщательностью и аккуратностью, так как это является непременным условием успешной и безопасной работы.
Можно отметить следующие правила сборки приборов и установок.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12.Приступая к работе, следует еще раз внимательно осмотреть прибор и |
убедиться в правильности его сборки. |
4. Методы выделения и очистки
органических веществ
Полученные при синтезе вещества, как правило, содержат некоторое количество примесей (исходные вещества, не вступившие в реакцию, побочные продукты, растворители и др.). Чтобы избавиться от них, применяют различные методы очистки и выделения органических веществ. Эти методы довольно разнообразны и зависят, в основном, от агрегатного состояния соединения.
4.1. Очистка жидких веществ
Основными видами очистки жидких веществ являются
- простая перегонка,
- фракционная перегонка,
- перегонка в вакууме,
- перегонка с водяным паром,
- экстракция.
4.1.1. Простая перегонка
В тех случаях, когда перегоняемое вещество достаточно устойчиво к нагреванию и практически не разлагается при температуре кипения, для очистки пользуются простой перегонкой при атмосферном давлении.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Простая перегонка применяется в следующих случаях:
|
Обычно этот способ перегонки целесообразно применять для жидкостей с температурой кипения до 180оС, так как выше 180оС многие вещества заметно разлагаются. Часто при перегонке температура кипящей жидкости вследствие перегрева несколько выше, чем температура пара. Перегревы, возникающие при отсутствии центров кипения в перегоняемой жидкости, приводят к сильным толчкам, в результате которых вещество вместе с примесями и загрязнениями может быть переброшено в приемник. Существуют различные способы предотвращения или ослабления толчков при кипении. Чаще всего в колбу с жидкостью, подвергаемой перегонке, вносят так называемые «кипелки», роль которых выполняют различные, инертные, пористые материалы (рис. 57).
ВНИМАНИЕ!!! В перегонную колбу жидкость заливают не более чем на 2/3 ее объема. Для сильно вспенивающихся жидкостей количество жидкости должно быть не более ½ объема колбы. |
обратите внимание!!! Каждую кипелку можно использовать только один раз, т.к. при охлаждении жидкость заполняет все ее поры и она теряет свои свойства. |
1 – перегонная колба 2 – перегоняемая жидкость 3 – штатив металлический 4 – муфта 5 – лапка |
1 – перегонная колба 2 – шпатель 3 – кипелки
|
1 – перегонная колба 2 – кипелки 3 – штатив металлический 4 – муфта 5 – лапка |
Рисунок 57. - Приготовление смеси для перегонки.
опасно!!! При нагревании жидкостей выше температуры кипения может произойти перегрев, а затем взрывообразное вскипание. Поэтому при нагревании жидкостей обязательно использование «кипелок», обеспечивающих равномерное кипение по всему объему |
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!!! Запрещается бросать кипелку в уже нагретую жидкость, т.к. это может вызвать весьма бурное и опасное вскипание жидкости |
В качестве рабочего сосуда обычно используют круглодонные колбы (рис. 58). Для перегонки низкокипящих жидкостей берут колбу с высокоприпаянной отводной трубкой, для высококипящих - с низкоприпаянной. Температура кипения обычно контролируется термометром, ртутный шарик которого должен полностью омываться парами кипящего вещества, т.е. верхний край шарика следует устанавливать примерно на 0,5 см ниже отверстия отводной трубки колбы.
Величину перегонной колбы выбирают в зависимости от количества перегоняемой жидкости и от температуры ее кипения. Жидкость должна занимать не более 2/3 объема колбы. Колба не должна быть слишком большой, особенно при перегонке высококипящих жидкостей, так как в ней остается большое количество перегоняемого вещества. Колбу укрепляют в штативе, зажимая ее лапкой выше отводной трубки. Во избежание загрязнения вещества дистиллят должен по возможности меньше соприкасаться с пробками, поэтому отводную трубку перегонной колбы соединяют с холодильником так, чтобы конец ее выступал из пробки в холодильник не менее чем на 4-5 см и доходил до той части холодильника, который охлаждается водой. Размер холодильника (площадь охлаждения) выбирают в зависимости от температуры кипения отгоняемой жидкости.
Пары веществ, легко кристаллизующихся при комнатной температуре, не должны охлаждаться в холодильнике до температуры затвердевания. Для этого холодильник можно периодически отключать от проточной воды. Жидкости, кипящие в пределах 200-300оС, перегоняются без холодильника, функцию которого в этом случае может выполнять отводная трубка колбы для перегонки. Холодильник соединяют с приемником посредством аллонжа. В качестве приемника обычно употребляют конические или плоскодонные колбы, которые можно поставить на поверхность. При применении в качестве приемников круглодонных колб, их необходимо дополнительно закреплять. Для более полной конденсации паров низкокипящих жидкостей приемник помещают в сосуд с охлаждающей смесью.
Схема установки для простой перегонки показана на рис. 58, 59 . Она состоит из перегонной колбы 1 (или колбы Вюрца), термометра 3, нисходящего холодильника Либиха 4, алонжа 5, приемника 6, нагревательного элемента 7. Части прибора крепятся на штативах 8 с помощью муфт 10 и лапок 9. Порядок сборки установки показан на рис. 61. Перед сборкой необходимо проверить колбу на наличие трещин (рис 60)
Когда весь прибор собран, его тщательно проверяют и только тогда начинают нагревать. В зависимости от температуры кипения нагревание ведут, используя различные типы нагревательных бань (рис. 59). Скорость перегонки обычно выбирают такую, чтобы стекало не более 1-2 капель дистиллята в секунду.
Простая перегонка часто применяется для очистки абсолютных растворителей, но в этом случае обязательно к аллонжу присоединяется хлоркальциевая трубка.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!!! Перед началом работы необходимо проверить все стеклянные приборы на наличие трещин (звездочек). В случае их обнаружения обязательно произвести замену |
|
Рисунок 58. - Схема установки для простой перегонки без бани.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!!! При использовании круглодонных колб емкость 1 л и более, для уменьшения нагрузки на дно сосуда, при сборке установки их помещают на кольцо |
|
Рисунок 59. – Схема установки для простой перегонки на бане.
|
|
|
Рисунок 60 Колба с трещиной (звездочкой) |
|
|
|
||
|
||
|
Рисунок 61. Порядок сборки установки для простой перегонки