- •1. Общие правила работы в химической лаборатории
- •1. Техника безопасности в лаборатории
- •2. Меры первой помощи при несчастных случаях
- •3. Планирование, подготовка и проведение химических реакций
- •4. Лабораторная посуда
- •5. Лабораторное оборудование (холодильники, воронки,
- •6. Сборка приборов
- •7. Схемы установок для прибавления жидкого или
- •8. Схемы установок для кипячения
- •9. Мытье и сушка посуды
- •10. Нагревание
- •11. Охлаждение. Измерение и регулирование
- •12. Измельчение и перемешивание
- •13. Сушка газов, жидкостей и твердых веществ
- •14. Основные осушители
- •15. Фильтрование
- •2. Методы очистки органических соединений
- •16. Кристаллизация твердого органического вещества
- •17. Перегонка смесей жидкостей, смешивающихся во всех
- •18. Абсолютирование этанола с помощью оксида кальция
- •19. Разделение о-, м- и п- нитроанилинов
- •20. Экстракция
- •3. Синтез органических соединений
- •21. Синтез бромэтана
- •22. Синтез иодэтана
- •23. Синтез бензилового спирта из хлористого бензила
- •24. Синтез бензгидрола
- •25. Синтез дибутилового эфира
- •26. Синтез феноксиуксусной кислоты
- •27. Синтез ментона
- •28. Синтез ацетофенона
- •29. Синтез диэтилового эфира фталевой кислоты
- •30. Синтез нитрометана
14. Основные осушители
Приводим описание обычно употребляемых осушителей с указанием их осушительной способности и случаев их применения.
Безводный хлорид кальция (СаС12). Благодаря своей доступности, дешевизне, простоте приготовления и высокой осушительной способности широко применяется в качестве осушителя. Он очень хорошо адсорбирует воду, так как при температурах, не превышающих 30 °С, образует СаС12. 6Н2О. Однако хлорид кальция не относится к числу быстродействующих осушителей и для высушивания им требуется продолжительное время. Медленность действия обусловливается тем, что поверхность твердого хлорида кальция покрывается тонким слоем его раствора в извлекаемой воде; при стоянии вода поглощается с образованием твердого низшего гидрата, который в свою очередь также является осушителем.
В процессе приготовления безводного хлорида кальция (выпаривание насыщенного раствора и последующее прокаливание) обычно, хотя и в незначительной степени, происходит гидролиз соли. Вследствие этого осушитель всегда может содержать небольшое количество гидроксида кальция или основной соли кальция. Поэтому нельзя применять хлорид кальция для высушивания кислот или кислых жидкостей.
Хлорид кальция образует соединения со спиртами, фенолами, аминами, аминокислотами, амидами и нитрилами кислот, кетонами, некоторыми альдегидами и сложными эфирами, и потому его нельзя употреблять для высушивания таких веществ.
Безводный сульфат магния (МgSО4). Он является очень хорошим нейтральным осушителем. Высушивает быстро, химически инертен, а потому может применяться для высушивания наибольшего числа соединений, включая и те, для которых неприменим хлорид кальция.
Гранулированный сульфат магния получают осторожным нагреванием МgSО4-7Н2О сначала при 150-175 °С в муфельной или какой-либо другой печи до тех пор, пока не будет удалена большая часть гидратной воды, а затем при красном калении.
Можно получить безводный сульфат магния и более быстро, но с меньшей осушительной способностью, нагревая в чашке на голом пламени горелки тонкий слой кристаллической соли. Вещество при этом частично плавится и обильно, выделяет пары воды.
Твердый остаток (кусочки и порошок) растирают в ступке в порошок и хранят в плотно закрытой банке. Если при прокаливании размешивать кристаллическую соль стеклянной папочкой, то сразу получают только сухой порошок.
Безводный сульфат натрия Nа2SО4). Это нейтральный, дешевый осушитель, обладающий высокой способностью к адсорбции воды: при температуре ниже 32,4 °С он образует гидрат Nа2SО4 .10Н2О. Его можно употреблять почти во всех случаях, но высушивает он медленно и не до конца. Безводный сернокислый натрий следует применять для предварительного удаления больших объемов воды. Он не пригоден в качестве осушителя для таких растворителей, как бензол и толуол, растворимость которых в воде мала; в этих случаях лучше применять безводный сульфат меди. Безводный сульфат натрия нельзя применять как осушитель при температурах выше 32,4°С - температуры разложения декагидрата (Nа2SО4 .10Н2О).
Безводный карбонат калия (К2СО3). Обладает умеренным осушающим действием, он образует дигидрат К2СО3.2Н2О. Применяется для высушивания кетонов, нитрилов, сложных эфиров некоторых кислот. Иногда, например, при высушивании аминов им заменяют гидроксид калия и гидроксид натрия, во избежание действия сильной щелочи. Карбонат калия нельзя потреблять для высушивания кислот, фенолов и других кислых соединений.
Безводный карбонат калия часто применяется для высаливания растворенных в воде спиртов, гликолей, кетонов, простых 1фиров и аминов. Во многих случаях безводный карбонат калия можно заменять безводным сульфатом магния.
Гидроксид натрия (NаОН) и гидроксид калия (КОН). Их применяют главным образом для высушивания аминов (для этой цели можно также применять оксид кальция, оксид бария и натронную известь). Иногда лучше применять гидроксид калия, чем гидроксид натрия. Большую часть воды можно сначала удалить встряхиванием с концентрированным раствором гидро-ксида калия. Гидроксид натрия и гидроксид калия реагируют в присутствии воды со многими органическими соединениями (кислотами, фенолами, сложными эфирами, амидами) и растворяются в некоторых органических жидкостях, поэтому находят лишь весьма ограниченное применение в качестве осушителей.
Оксид кальция (СаО). Его применяют обычно для высуши-вания спиртов, обладающих низкой молекулярной массой. Действие оксида кальция может быть усилено предварительным нагреванием его до 700-900 °С. Оксид кальция и образующийся гидроксид кальция нерастворимы в высушиваемой жидкости, устойчивы к нагреванию и практически нелетучи, поэтому нет надобности отделять осушитель перед перегонкой. Оксид кальция (из-за его сильной щелочности) нельзя применять для высушивания кислых соединений и сложных эфиров; последние претерпевали бы омыление. Спирты, высушенные перегонкой над натронной известью или оксидом кальция, все же не вполне сухи; последние следы влаги из них можно удалить перегонкой над металлическим кальцием, амальгамой магния или алюминия, или обработкой небольшим количеством натрия и высококипящим сложным эфиром.
Оксид алюминия (А12О3), приготовленный из гидроксида алюминия, может адсорбировать воду до 15-20% своей массы. Активность использованного оксида алюминия может быть вос-
становлена нагреванием при 175 °С в течение 7-8 ч и заметно не снижается при повторном употреблении. Применяется как осушитель в эксикаторах.
Оксид фосфора (V) (Р2О5). Исключительно эффективный и быстродействующий осушитель. Однако оксид фосфора дорогой препарат и к тому же неудобный в обращении; при употреблении его поверхность быстро покрывается густым сиропом. Поэтому необходимо предварительно высушивать жидкость безводным сульфатом магния или другим подобным осушителем. Оксид фосфора следует употреблять только в тех случаях, когда требуется исключительно высокая степень высушивания. Его применяют, например, для высушивания углеводородов, простых эфиров, алкил- и арилгалргенидов и нитрилов, но не используют для осушки спиртов, кислот, аминов и кетонов. Оксид фосфора применяют иногда как осушитель в эксикаторах.
Металлический натрий (Nа). Применяется для высушивания парафиновых, циклопарафиновых, этиленовых и ароматических углеводородов, а также простых эфиров. Предварительно большую часть воды из жидкости или раствора удаляют безводным хлоридом кальция или сульфатом магния. Применение натрия наиболее эффективно в виде тонкой проволоки, которую выдавливают прямо в жидкость специальным прессом; таким путем создается большая поверхность для соприкосновения с жидкостью. Нельзя применять натрий для высушивания таких соединений, с которыми он реагирует и которым может быть вредна образующаяся щелочь или когда высушиваемое соединение может восстанавливаться водородом, выделяющимся при обезвоживании. Следовательно, нельзя применять натрий для высушивания спиртов, кислот, сложных эфиров. органических галогенидов, альдегидов, кетонов и некоторых аминов.
При работе с натрием следует соблюдать особую осторожность.
Концентрированная серная кислота (Н2SО4). Применяется, например, для высушивания брома, с которым она не смешивается. Для высушивания брома, бромистого этила и некоторых других галоидных алкилов их встряхивают в делительной воронке с небольшими количествами концентрированной кислоты до тех пор, пока не прекратится ее действие.
Концентрированная серная кислота широко используется в качестве осушителя в эксикаторах.
Гигроскопическая вата - отличный осушитель для применения в так называемых «хлоркальциевых трубках», т.е. осушительных трубках, которыми закрывают капельные воронки, обратные холодильники, чтобы предохранить их от влаги воздуха. Гигроскопическая вата более удобна для этой цели, чем хлористый кальций. Перед употреблением вату следует высушивать в сушильном шкафу при 100°С.