
- •Степин б. Д
- •Глава 1
- •Глава 2
- •Глава 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 6
- •Глава 7
- •Глава 8
- •Глава 9
- •Глава 10
- •Глава 11
- •Глава 12
- •Глава 13
- •Глава 14
- •Глава 1
- •1.1. Стекло
- •1.2. Керамика, керметы, графит и асбест
- •1.3. Полимерные материалы
- •1.4. Металлы
- •1.5. Материалы для фильтрования
- •1.6. Резина и каучуки (пробки и шланги)
- •1.7. Смазки, замазки и уплотняющие средства
- •1.8. Вода
- •1.9. Ртуть
- •1.10. Монтажные приспособления, крепежные изделия и амортизаторы
- •Глава 2
- •2.1. Химические стаканы, колбы и реторты
- •2.2. Колокола, колпаки, склянки и пробирки
- •2.3. Промывалки, эксикаторы и сосуды Дьюара
- •2.4. Краны, зажимы, клапаны, затворы каплеуловители
- •2.5. Сифоны, переходные трубки, алоюки, шлифы, стеклянные трубки и капилляры
- •2.6. Делительные и капельные воронки, ампулы и бюксы
- •2.7. Холодильники
- •2.8. Ступки, чашки, тигли, лодочки и шпатели
- •2.9. Очистка и сушка химической посуды
- •Глава 3
- •3.1. Технохимические весы
- •3.2. Аналитические весы
- •3.3. Гидростатические весы
- •3.4. Газовые и торзионные (крутильные) весы
- •3.5. Специальные весы
- •3.6. Весовая комната
- •Глава 4
- •4.1. Мерные цилиндры, мензурки и другая мерная посуда
- •4.2. Мерные колбы и пикнометры
- •4.3. Пипетки
- •4.4. Бюретки
- •4.6. Определение плотности жидких и твердых веществ
- •Глава 5
- •5.1. Ртутные термометры
- •5.2. Газовые тензиметрические термометры
- •5.3. Паровые и жидкостные манометрические термометры
- •5.4. Термометры сопротивления
- •5.5. Термисторы
- •5.6. Термопары
- •5.7. Пирометры
- •5.8. Конусы Зегера (керамические пироскопы)
- •5.9. Регулирование температуры
- •5.10. Термостаты
- •5.11. Криостаты
- •Глава 6
- •6.4. Инфракрасные излучатели
- •6.6 Электропечи
- •6.7. Индукционные печи
- •6.8. Высокочастотные диэлектрические нагреватели
- •6.9. Газовые печи
- •6.10. Сушильные шкафы
- •6.11. Средства и приборы для охлаждения
- •6.12. Теплоизоляция
- •Глава 7
- •7.1. Измельчение
- •7.2. Высушивание и прокаливание порошков
- •7.3. Просеивание сухих порошков
- •7.4. Смешивание порошков
- •7.5. Хранение
- •7.6. Возгонка (сублимация) и десублимация
- •7.8. Определение температуры плавления
- •7.9. Измерение степени влажности
- •Глава 8
- •8.2. Перекачивание жидкости
- •8.3. Удаление влаги и растворенных газов из органических жидкостей
- •8.4. Перегонка жидкостей (дистилляция)
- •8.5. Молекулярная перегонка
- •8.6. Элементарная техника жидкостной экстракции
- •8.7. Определение температур кипения жидкостей
- •8.8. Капиллярные вискозиметры
- •8.9. Хранение жидкостей
- •Глава 9
- •9.1. Растворение.
- •9.2. Перемешивание
- •9.3. Выпаривание и концентрирование растворов
- •9.5. Промывание осадков
- •9.6. Кристаллизация веществ из растворов
- •9.7. Кристаллизация вещества из расплава
- •9.8. Выращивание монокристаллов
- •9.9. Экстракция примесей из смеси твердых фаз
- •9.10. Определение молярной массы вещества-неэлектролита
- •Глава10. Эксперименты с газами
- •10.1. Приборы для получения газов
- •10.2. Приборы для реакций газов с твердыми веществами
- •10.3. Очистка и осушка газов
- •10.4. Измерение давления газа
- •2 • 104 Па (150 торр).
- •10.5. Измерение давления пара вещества
- •10.6. Регулирование давления
- •10.7. Измерение расхода газа
- •10.8. Получение вакуума и избыточного давления
- •10.9. Ловушки для конденсации газов
- •10.10. Хранение газов
- •10.11. Измерение плотности и объема газов
- •10.12. Определение влажности газов
- •Глава 11. Электрохимические исследования и синтезы
- •11.2. Химические источники тока и электроды
- •11.3. Измерения водородного показателя
- •11.4. Электролиз
- •11.5. Электрический разряд в газах
- •11.6. Электродиализ
- •Глава 12
- •12.2. Автоклавы
- •12.3. Компрессоры
- •Глава 13
- •13.1. Микрососуды, микропипетки и пластинки
- •13.2. Градуированные микропипетки, микробюретки и микромерные колбы
- •13.3. Нагревание
- •13.4. Перемешивание и измельчение
- •13.5. Растворение, выпаривание и высушивание
- •13.6. Фильтрование
- •13.7. Перегонка и возгонка
- •13.8. Экстракция
- •13.9. Определение температур плавления и кипения
- •13.10. Определение плотности
- •Глава 14
- •14.1. Источники света
- •14.2. Жидкостные, стеклянные и интерференционные светофильтры
- •14.3. Фотохимические реакторы
14.2. Жидкостные, стеклянные и интерференционные светофильтры
В идеале при фотохимическом синтезе необходим монохроматический свет, так как квантовый выход реакции зависит ог длины волны света. Большинство же источников света, исклю чая лазеры, которые в этой книге не рассматриваются, излучак в некотором спектральном диапазоне и для выделения света нужной узкой полосой длин волн применяют светофильтры.
Жидкостные (химические) светофильтры - это фотохимиче] ски стабильные растворы солей в воде или органических рас] творителях, пропускающие свет нужного диапазона длин волн. '
Раствор помещают в кювету 2, которая разбирается (рис 328,а). Для УФ-диапазона кювету делают из кварца, для види мого участка спектра - из стекла марки "пирекс" (см. разд. 1.1).
Светофильтр может состоять из нескольких сваренных ячеек кювет 1, 2, 3 (рис. 328,6), если для выделения нужного диапазо на длин волн необходимо пропускать свет последовательно че рез несколько растворов различного химического состава. Ячей ки светофильтра могут охлаждаться проточной водой (риг 328,в).
На каждой дополнительной границе раздела фаз кварц раствор энергия излучения из-за отражения света уменьшается" примерно на 4%. Температуру жидкостных светофильтров следует поддерживать на уровне 20 - 30 °С и постоянно контролировать их пропускание с помощью спектрофотометра.
Рис. 328. Жидкостные светофильтры с одной кюветой (с), с набором кювет (б) и с охлаждаемыми кюветами (в):
а: 1 - болт; 2 - кювета; 3 - фторопластовая прокладка; 4 - металлическое кольцо; 5 - кварцевое окно
Таблица 45, Состав жидких светофильтров для ртутных ламп высокого дввления
Область пропускания, нм |
Состав светофильтра |
260- 290 |
Соль А 200 г/л + соль Б 100 г/л в смеси 65% С2Н5ОН и 35% Н20, содержащей 1 моль/л НС1 |
290 – 390
|
Соль А 200 г/л + соль Б 100 г/л в смеси 55% диметилформамида и 45% Н20, содержащей 1 моль/л НС1 |
310- 390
|
Соль А 200 г/л + соль Б 100 г/л в смеси 35% С2Н5ОН, 25% (СНз)2СО и 40% Н20, содержащей 1 моль/л НС1 |
260- 460 |
Соль А 200 г/л в смеси 70% С2НзОН и 30% Н20, содержащей 1 моль/л НС1 |
290- 450 |
Соль А 200 г/л в смеси 65% диметилформамида и 35% Н20, содержащей 1 моль/л НС1 |
310 - 460
|
Соль А 200 г/л в смеси 75% (СН3)2СО и 25% Н20, содержащей 1 моль/л НС1 |
Примечание. Соль А - [Со(H2О)6], соль Б - [Ni1(Н20)6]С12. Смешанный растворитель готовят следующим образом: в мерную колбу на 100 мл наливают 65 мл 99,5%-го С2Н5ОН, затем добавляют 20 мл 5 моль/л хлороводородной кислоты и доливают водой до метки. Аналогично готовят и другие растворители.
Состав жидкостных светофильтров для ртутных ламп высокого давления приведен в табл. 45. Для выделения полосы 253,7 нм из спектра излучения ртутной лампы среднего давления применяют четырехкюветный светофильтр. В первую на пути светового потока кювету длиной 5 см наливают водный раствор [Ni(Н20)6]SO4 *H2O, содержащий 27,6 г соли в 100 мл раствора. Во вторую кювету такой же длины вводят водный раствор 8,4 г [Сo(Н20)6]S04 * Н2О в 100 мл раствора. Третью кювету длиной 1 см наполняют раствором состава 0,108 г I2 и 0,155 г Кl в 1 л воды, а в последней, длиной 5 см, содержится хлор при давлении 1 атм (25 °С). Такой светофильтр служит не более 25 ч. После заполнения растворами всех четырех кювет светофильтр облучают светом указанного выше диапазона длин волн в течение 4 ч. Такая обработка стабилизирует оптические характеристики светофильтра.
Чтобы выделить полосу при 265,2 - 265,5 нм из спектра ртутной лампы среднего давления также применяют четырехкюветный светофильтр. Первая кювета по ходу светового потока содержит 27,6 Ni(Н20)6]SO4 *H2O в 100 мл водного раствора и имеет длину 5 см; вторая такой же длины наполнена водным раствором [Сo(Н20)6]S04 * Н2О (8,4 г соли в 100 мл воды), третья аналогичной длины содержит газообразный хлор при давлении 1 атм и температуре 25 °С, а четвертая длиной 1 см заполнена раствором Кl (0,170 г соли в 100 мл воды).
Жидкостной светофильтр для выделения полосы при 435,8 нм из спектра излучения ртутной лампы среднего давления состоит из двух кювет длиной 10 см каждая
Таблица 46. Оптические характеристики стеклянных светофильтров и воды при 18 - 25 °С
Материал светофильтра
|
Толщина, мм
|
Длина волны (нм) с пропусканием |
Материал светофильтра
|
Толщина, мм
|
Длина волны (нм) с пропусканием |
||
50% |
10% |
50% |
10% |
||||
Вода чистая
|
20 80 |
188,0 202,0 |
185,0 188,0 |
Стекло органическое ( полиметил-метакрилат)
|
5 10
|
338,0 350,0
|
311,0 326.0
|
Сапфир синтетический |
3
|
250,0
|
-
|
Стекло марки "пирекс"
|
1 4 |
306,0 330,0 |
280,0 310,0 |
Стекло кварцевое |
10 |
194,0 |
172 |
Флюорит природный, СаРг |
10 |
157,0 |
138,0 |
Стекло марки "викор" |
1 |
215,0 |
212,0 |
В первую заливают водный раствор состава: 0,44 г [Сu(Н20)4]S04 * Н2О в 100 мл водного раствора аммиака (2,7 М), а во вторую - раствор, содержащий 7,50 г NaN02 в 100 мл воды.
Продолжительность работы такого светофильтра без изменения оптических характеристик около 74 ч.
Стеклянные и интерференционные светофильтры. Фирмы некоторых стран выпускают наборы стеклянных светофильтров для выделения нужных длин волн из спектров излучателей. К этим наборам приложены подробные оптические характеристики. Пропускание стеклянных светофильтров после приобретения следует проверить, так как оно не всегда соответствует данным паспорта. Кроме того, проверять его пропускание нужно через каждые 100 ч работы светофильтра. Для больших интенсивностей излучения стеклянные светофильтры помешают в кварце вые кюветы, охлаждаемые водой, поскольку большинство светофильтров не является теплоустойчивыми.
В табл. 46 приведены оптические характеристики обычных стекол, которые могут служить светофильтрами.
Для выделения нужных полос пропускания из спектров разных излучателей применяют также интерференционные света фильтры, которые представляют собой многослойные тонкопленочные блоки, состоящие из стеклянных и кварцевых пластинок и полупрозрачных металлических и диэлектрических слоев.
Интерференционные светофильтры бывают двух типов: широкополосные с резким краем полосы пропускания и полосавые, пропускающие желаемый интервал длин волн. Полосовой светофильтр при наблюдении на отражение выглядит с одно стороны как блестящий металл. Эта сторона фильтра должна быть обращена в сторону излучателя света для уменьшения тепловой нагрузки.
Считают, что удовлетворительных интерференционных светофильтров для УФ-области спектра пока нет. Для видимой области спектра эти фильтры имеют ряд преимуществ: они не нагреваются во время работы, так как почти все непропускаемое излучение отражается; фильтры устойчивы при эксплуатации до 80 °С и почти не изменяют свои оптические характеристики со временем.