- •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
5.2. Выпаривание
Выпаривание – процесс концентрирование растворов путём частичного испарения растворителя при кипении
Выпаривание чаще всего производится при повышенной температуре, иногда при кипении, и/или под вакуумом. На испарение растворителя расходуется тепловая энергия, которую следует подводить извне. При выпаривании повышаются концентрация, плотность и вязкость раствора, а также температура его кипения. При пересыщении раствора растворённое вещество выпадает в осадок.
Наиболее часто в органическом синтезе для выпаривания используется роторный испаритель (рис. 70).
Роторный вакуум-испаритель - прибор, предназначенный для автоматизации перегонки жидкостей при уменьшенном давлении.
Принцип действия
Перегонная колба (А) на шлифе вращается с помощью электромотора (С), что позволяет увеличить поверхность жидкости, которая в виде тонкой плёнки смачивает стенки колбы, и тем самым уменьшить время перегонки и мощность нагрева. Нагрев бани осуществляется термонагревательными элементами, которые передают тепло воде (водяная баня) либо высококипящему маслу (масляная баня), если требуется нагрев выше 100 0С (B). Через трубку (H) прибор подключают к водоструйному или масляному насосу. Пары растворителя конденсируются в холодильнике (F) и стекают в колбу-приёмник (G).
В принципе, возможно применение любого холодильника с подходящим по диаметру шлифом, однако в виду того, что при отгонке летучих растворителей часть паров будет "проскакивать" холодильник и уходить в атмосферу, можно регенерировать лишь половину растворителя или меньше. В связи с этим наиболее рациональным является использование, по возможности, наиболее эффективных холодильников с двойной рубашкой и спиралью.
Иногда, чтобы не потерять большое количество очень летучего растворителя, или предотвратить бурное вскипание и выброс раствора в холодильник (после чего ротор придётся чистить изнутри) имеет смысл производить перегонку при неполном вакууме, слегка приоткрывая кран-задвижку (H), или вовсе не использовать вакуум.
|
Рисунок 70. Роторный испаритель
Современные роторные испарители имеют микропроцесорный контроль температуры и скорости вращения, некоторые снабжены электроприводом для подъёма-опускания водяной бани.
Роторные испарители подходят для непрерывной и периодической дистилляции при нормальном давлении и в вакууме. Основным преимуществом роторных испарителей является безопасная тепловая обработка чувствительных к температуре сред. Ограничения в использовании роторных испарителей возникают в случае относительно длительного времени выдержки и образовании вязкого конечного продукта. Роторный испаритель позволяет обработать субстанцию с вязкостью до 5000 сПз (мПа). Роторные испарители могут использоваться для упаривания суспензий, проведения кристаллизации и сушки порошков и гранулатов. Также возможно проведение некоторых химических реакций.
Водные растворы можно выпаривать, нагревая их в круглодонной, плоскодонной колбе или фарфоровой чашке на электрической плитке. Небольшие количества органических растворителей (кроме легковоспламеняющихся жидкостей) допускается отгонять на электрических плитках (за исключением плиток с открытой спиралью) (рис 71).
|
|
|
|
|
Рисунок 71. – Варианты установок для упаривания водных растворов и отгонки органических растворителей
Наиболее часто небольшие количества органических растворителей отгоняют при пониженном давлении. Однако при этом происходит утечка испаряющихся паров растворителя с водой водоструйного насоса (рис ).
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!!! В закрытых вытяжных шкафах разрешается выпаривание горючих жидкостей в количестве не более 250 мл только при условии отсутствия вблизи открытого пламени, равно как и электрических плиток с открытой спиралью. |
Часто, при работе с малыми количествами веществ, для испарения небольшого количества растворителя используют чашки Петри.
Чашка Петри (англ. Petri dish, нем. Petrischale) — лабораторная посуда, имеет форму невысокого плоского цилиндра, закрывается крышкой подобной же формы, но несколько большего диаметра. Применяется в биологии и химии.
Посуда, изобретённая в 1877 году, названа в честь изобретателя, немецкого бактериолога Юлиуса Рихарда Петри, ассистента Роберта Коха.
Чашка Петри обычно изготавливается из прозрачного стекла или пластмассы (прозрачный полистирол) и может иметь самые различные размеры. Наиболее часто используемые варианты имеют диаметр порядка 50 — 100 мм и высоту около 15 мм.
Кроме того, чашка Петри зачастую используется для хранения малых количеств веществ