Сублімація

В залежності від температури розкладання речовини сублімацію, як і дистиляцію, можна проводити при звичайному тиску або у вакуумі. Найбільш просте пристосування для сублімації малої кількості речовини зображено на рис. 110. Речовина поміщають в фарфорову чашку, покриту перфорованої азбестової плиткою. Чашку накрівают скляній лійкою, відводять трубку якої закривають ватним тампоном. При нагріванні чашки пари речовини через отвори в азбестової плитці потрапляють в холодну простір і кристалізуються на стінках воронки.

1-1

Рис. 107. Насадка до приладу для екстракції рідини.

Рис. 108. Апарат Сокслета: 1-круглодонная колба; 2-гільза; 3-пароотводную трубку; 4 - трубка для стоку Екстракт.

Рис. 109. Насадки з обігрівається сорочкою до приладу для екстракції твердої речовини.

Описане пристосування зазвичай застосовують тільки для якісних проб. Великої продуктивності сублімації можна досягти, користуючись апаратом (мал. 111), в якому возгонку речовини ведуть в струмі повітря

Рис. 110. Пристрій для возгонки більшої кількості речовини.

Рис. 111. Прибор для возгонки речовини в потоку повітря чи інертного газу: 1—конична колба із тугоплавкого скла; 2—кругло донна колба; 3—алонж.

Вода або інертного газу (азоту, двоокису вуглецю). Сублімуюча речовина, поміщають в конічну колбу 1 з тугоплавкого скла і нагрівають на азбестового сітці. Пари речовини захоплюються струмом газу (або повітря), потрапляють в кругло донную колбу 2 і конденсуються на її стінках, и охолоджуваних струмом води. Простір між алонжі 3 і шийкою колби 2 заповнюють скляній ватою.

В процесі сублімації колбу з речовиною слід нагрівати дуже обережно. Невелике перегрівання може сприяти швидкому

Рис. 112. Прилади для сублімації невеликої кількості речовини

при зниженому тиску термічного розкладання сублімуючої речовини.

цієї небезпеки можна уникнути, проводячи возгонку у вакуумі. Найбільш прості прилади, окремі частини яких з'єднані на гумових пробках (або на шліфах), зображені на ріс.112). У колбу або пробірку для фільтрування з тугоплавкого скла поміщають маленький холодильник (так званий «холодний палів»), охолоджуваний холодною водою.

Очищаючі речовини в невеликій кількості вміщують у посудину; сублімат осідає на стінках «холодного пальця». На рис. 113 зображено прилад для сублімації великої кількості.

Види

Рис. 113. Прилад для сублімації великої кількості речовини при зниженому

тиску.

Речовини, які легко розкладаються при високій температурі і мають відносно малим тиском пари, можна сублімувати тільки в спеціальних приладах у високому вакуумі.

СУШКА

Сушка твердих органічних речовин

Найбільш часто вживаний метод сушіння твердих речовин-ето сушка у вакуум-ексікаторе. На рис. 114 представлені найчастіше вживані типи ексікаторов. Ексікатори А і Б, заповнені твердим або рідким осушувачем, можна іріменять при тиску не нижче 500 мм рт. ст.; зксікатор типу В-прі тисків 20 мм рт. ст.

Осушують агент підбирають залежно від хімічних властивостей висушуваного речовини. Найчастіше на дні ксікатора поміщають безводний хлористий кальцій або концентровану сірчану кислоту.

Сірчану кислоту застосовують також для видалення залишків етерів, спирту основних речовин-аніліну, піридину і т. д. У ексікатор, що містить сірчану кислоту, іноді вставляють чашечку з твердим їдким натром.

В заповнений рідиною ексікатор, на його дно, часто поміщають кілька великих осколків скла, щоб запобігти розбризкуванню рідини під час перенесення ексікатора.

Рис. 114. Вакуум - ексікатори для роботи при тиску 500 мм рт. ст. (типи А і Б) і 20 мм рт. ст. (тип В).

Для адсорбції вуглеводнів, особливо бензолу і його гомологів, як заповнювач для ексикатора застосовують рідкий або твердий парафін *. Вода і спирти добре поглинаються безводним хлористим кальцієм, натронним вапном або силікагелем. Для видалення речовин кислого характеру застосовують їдкий натр або їдке калі. Для того щоб уникнути розпилення висушеного речовини повітрям при відкриванні ексикатора, перед тим як відкрити ексикатор, з якого відкачано повітря, слід дуже обережно і поступово відкрити кран і вирівняти тиск. Щоб струмінь повітря не була різкою, застосовують крани з гачками (мал. 114).

Рис, 115. Прилад для висушування речовини в вакуумі при нагріванні (пістолет); 1-реторта; 2-циліндрова посуд: З-полба.

У тих випадках, коли речовина необхідно сушити в вакуумі при високій температурі, застосовують прилад, званий пістолетом (мал. 115). Цей прилад складається з реторти 1, один отвір якої за допомогою крана з'єднане з насосом, а друге при допомозі шліфа-з циліндричним посудиною 2, поміщеним горизонтально. Посудину 3 вставлений на пробці в більш широкий циліндричний посудину, верхній отвір якого з'єднано з холодильником, а нижнє-з колбою 3.

В реторту 1 поміщають осушуючи речовину (адсорбент). У колбу 3 заливають рідину з певною температурою кипіння. У посудину 2 в порцеляновій човнику вводять речовина, яка підлягає сушінню. Кран реторти з'єднують із водяним або масляного насоса. Рідину в колбі 3 нагрівають до кипіння. Гарячі пари омивають посудину 2, конденсуються в холодильнику і знову стікають в колбу. Через певний час у посудині 2 встановлюється температура, рівна температурі конденсації парів застосовуваної рідини. В якості такого нагрівача для пістолета зазвичай застосовують негорючі рідини: хлороформ (т. кіп. +61 °), тріхлоретилен (т. кіп. +86 °), воду (т. кіп. 100 °), тетрахлоретилен (т. кіп.120 °), тріхлоретан (т. кіп. 146 °).

Сушка рідин

Для сушіння рідин і розчинів сполук в органічних розчинниках застосовують Твер неорганічні речовини, здатні поглинати воду. Осушувач підбирають таким чином, щоб він не реагував ні з розчиненим речовиною, ні з розчинником і поглинав воду по можливості швидко і повністю. Слід також застосовувати його в можливо меншій кількості, для того щоб зменшити втрати речовини за рахунок його адсорбції осушувачем. Спочатку додають невелику кількість висушуючого речовини (від 1 до 3% від маси розчину) і посудину струшують, для того щоб досягти більш повного зіткнення фаз.

Якщо після закінчення деякого часу утворюється шар насиченого водного розчину висушуючого речовини, його видаляють за допомогою піпетки або ділильної воронки. Потім знову додають таку ж кількість висушуючого речовини і через деякий час знову відокремлюють шар водного розчину. Коли осушуваних речовина перестане розчинятися, висушену рідина переливають в конічну колбу, ще раз додають таку ж порцію висушуючого речовини, колбу закривають пробкою з хлоркальцієвими трубкою, залишають по крайній мере на 12 годин, а потім фільтрують.

Перегонку рідини над осушуваних речовиною застосовують тільки у виняткових випадках; при цьому вживають такі осушують речовини, як п'ятиокис фосфору, сульфат кальція, окис кальцію або натрій. Перегонка над обводнення неорганічними солями (СаCl2 * 6Н2О, Nа2SO4 * 10Н2О) супроводжується розкладанням гідратів, причому вода відганяється разом з переганяти речовиною, внаслідок чого дистилят буде обводнення.

Найбільш уживані осушують речовини

Хлористий кальцій-широко застосовуваний дешевий осушувач. Він утворює кілька гідратів з різною температурою розкладання. Його перевагою є здатність поглинати відносно велику кількість води, а основним недоліком-надто повільна сушка рідини. Безводна сіль повільно утворює гідрат з малим вмістом води, який швидко переходить у більш обводнення сіль. Недолік хлористого кальцію полягає в тому, що він легко утворює продукти приєднання з низкою органічних речовин, наприклад зі спиртами, фенолами, амінами, амінокислотами, амідами, нижчими кетонами, альдегідами і складними етерів. Крім того, технічний продукт завжди містить в якості забруднень гідрат окису кальцію і основну сіль. Тому він непридатний для сушіння речовин кислотного характеру.

Безводний сульфат магнію є одним з кращих осушувальних агентів. До його достоїнств відноситься нейтральність, велика швидкість поглинання води, велика поглинальна здатність і велика стійкість до нагрівання (найбільш обводнення гідрат МgSO4 * 12H2O має температуру розкладання близько 150 °).

Безводний сульфат натрію є нейтральним осушувачем з великою поглинальною здатністю. Його, також як сульфат магнію, можна застосовувати для сушіння майже всіх з'єднань. Однак швидкість поглинання води у сульфату натрію менше, ніж у хлористого кальцію.

Найбільш часто зустрічається гідрат Nа2 SO4 * 10H2O, що володіє низькою температурою розкладання (32,4 °). Сульфат натрію непридатний для видалення води, розчиненої в бензолі, хлороформі і толуолі, проте він легко видаляє воду, яка знаходиться в них у вигляді емульсій.

Безводний сульфат кальцію-хімічно нейтральний осушувач, жадібно поглинає воду. Його перевагою є дуже мала розчинність в органічних роз творитель. Поглинаючи воду, сульфат кальцію переходить в полугідрат-2СаSO4 * H2O, у якого здатність поглинати воду дуже мала, так що практично сульфат кальцію поглинає воду толь до у кількості 10% від своєї ваги. Він застосовується для швидкого сушіння рідин, так як тиск пари його гідрату дуже мало навіть при температурі 100 ° (температура розкладання 2СаSO4 * H2O дорівнює 230-240 °). Ним користуються для зневоднення ряду розчинників, наприклад етилового і метилового спиртів, ацетону та ін., які можна просто переганяти над ЕТІМ осушувачем.

Безводним карбонатом кальцію є слабким осушувачем. Його застосовують для сушіння нітрилів, кетону, складних етерів, деяких спиртів і насамперед амінів у тих випадках, коли небажано застосовувати сильнощелочной осушувачі, як МgОН або КОН.

Їдкий натр і їдке калі з точки зору швидкості поглинання та кількості поглинається води є значно більш ефективно осушувачами, ніж карбонат кальцію. Їх застосовують для сушіння амінів або з'єднань, стійких тільки в лужному середовищі (наприклад, ефірні розчину діазометана).

Окис кальцію (печіння вапно) застосовують головним чином для зневоднення нижчих спиртів. Отримані у такий спосіб «безводні» спирти ніколи не бувають зневоднені повністю. Отримання цих розчинників в абсолютно безводному стані вимагає застосування інших осушувачів.

П'ятиокис фосфору-один, з небагатьох осушувачів, що володіють кислотними властивостями-жадібно реагує з водою. Її застосовують для сушіння речовин, попередньо висушених сульфатом натрію або сульфатом магнію. П'ятиокис фосфору можна застосовувати для остаточної сушки вуглеводнів, простих і складних сетерів, нітрилів і галогенпохідних, але вона непридатна для сушіння спиртів, кислот, амінів і кетонів, так як взаємодіє з ними.

Металевий натрій є найсильнішим осушуваних засобом, застосовуваним для сушіння нейтральних органічних розчинників, таких, як етерів і вуглеводні. Застосування натрію для сушіння цих розчинників можливо тільки за умови їх ретельної попередньої осушки. Особливо ретельно повинен бути попередньо висушений Ефір, так як в іншому випадку може статися вибух.

Найчастіше натрій застосовують у вигляді дроту, віджимають за допомогою спеціального преса. Зберігання і застосування натрію вимагає дотримання спеціальних застережних заходів. Навіть короткочасне сопрікосповеніе натрію з водяними парами або водою може викликати вибух і пожежа. Зберігають натрій в спеціальній упаковці, ізолюючої його від доступу повітря і вологи. З цієї упаковки його переносять в скляну посудину з гасом, лігроїн або вазеліновим маслом. З посудини натрій дістають металевими щипцями. Великі шматки розрізають ножем, притримуючи їх рукою через фільтрувальний папір. Обрізки метала збирають і зберігають у склянці з гасом. Після внесення натрію в посудину з рідиною, що підлягає сушінню, цей посудину закривають пробкою з хлоркальцієвими трубкою. Щільно закупорювати посудину не слід, так як при взаємодії натрію з вологою виділяється водень, внаслідок чого посудину може лопнути.

У табл. 7 наведено різні осушувачі, застосовувані для сушіння різних груп органічних сполук.