ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нагревание и охлаждение из "Практические работы и семинарские занятия по органической химии" Нагревание и охлаждение (теплопередача) — важнейшие средства регулирования хода химических процессов. Температура влияет не только на скорость органических реакций, но часто и на их направление. Охлаждение необходимо при получении, выделении продуктов реакции, а также при хранении нестойких вешеств. [c.15] Теплопередачу можно осуществлять посредством теплопроводности, конвекции или излучения. Теплопроводность — процесс передачи тепла через твердое тело, например через стенку колбы. Конвекция возможна там, где частицы веществ не имеют фиксированного положения, т. е. в жидкостях и газах. В этом случае тепло переносится при помощи движущихся частиц. Излучение — это передача тепла тепловыми лучами с длиной волны в пределах 0,8—300 мк. Чаще всего теплопередача осуществляется одновременно всеми тремя указанными способами, хотя, конечно, не в равной мере. [c.15] Нагревание. Нагревание используют для ускорения большинства органических реакций, при выделении и очистке веществ (перегонка, возгонка,, растворение, плавление, сушка), при определении физических констант веществ (температура плавления, температура кипения и т. д.). Большинство органических реакций протекает сравнительно медленно. Чтобы иметь максимальный выход, увеличивают продолжительность или повышают температуру реакции. С повышением температуры на 10 град увеличивается скорость реакции примерно в 2,5 раза. Часто кипятят реакционную массу в колбе, снабженной обратным холодильником, при этом температура в процессе реакции остается приблизительно постоянной. [c.15] Применяются различные нагревательные приборы. Электроплитки с закрытой спиралью предназначены для прямого нагревания круглодонных колб. Еще лучше мягкие колбонагреватели из стекловолокна с вплетенными электрическими спиралями. [c.15] Непосредственное нагревание стеклянных сосудов пламенем горелки Теклю или Бунзена применяют редко ввиду малой устойчивости стекла к резким изменениям температуры. Поэтому правилами техники безопасности запрещается нагревать горючие жидкости на открытом пламени. Кроме того, из-за местных перегревов возможно частичное разложение органических соединений. Лучше пользоваться нагревательными банями с воздухом, водой, органическими жидкостями, расплавами солей или металлами в качестве теплопроводящей среды. [c.15] Для температур от 100 до 200° С применяют масляные бани. Их до половины наполняют минеральным маслом. Темные технические масла, получаемые при сухой перегонке угля, устойчивы до 240° С. [c.15] Парафиновое масло начинает разлагаться выше 220 С. Особенно надо следить за тем, чтобы в такие бани не попадала вода, так как масло при нагревании начинает пениться и разбрызгиваться. Обратные холодильники поэтому всегда должны иметь около нижнего конца манжету из фильтровальной бумаги. После окончания работы сразу обтирают поверхность колбы, удаляя еще горячее масло. Имея в виду частичное разложение масла, работу выше 150° С лучше проводить под тягой. [c.16] Во многих случаях более удобны гликолевые —г бани (триэтиленгликоль, диэтиленгликоль, эти-ленгликоль). В зависимости от применяемого гликоля эти бани используют при нагревании до 150—200° С. При более высоких температурах они тоже сильно дымят и работать с ними следует только в вытяжном шкафу. [c.16] Для температур выше 100° С универсальное применение имеют металлические бани, где используют легкоплавкие сплавы (сплав Вуда или Розе с т. пл. 71 и 94° С). Высокая теплопроводность металлов способствует очень быстрой передаче тепла от металлических бань. Их используют главным образом для нагревания небольших колб сосудом для бани может служить железная чашка. По окончании нагрева колбу вынимают из еще горячего сплава, прежде чем он затвердеет. [c.16] Для контроля за температурой в баню помещают термометр. При пользовании металлическими и парафиновыми банями необходимо удалить его из бани до начала затвердевания расплава. [c.16] Применяя специальные регулирующие приспособления, можно поддерживать постоянную температуру долгое время. В лабораториях обычно пользуются прибором, состоящим из контактного термометра и реле (рис. 22). [c.16] Охлаждение. Для охлаждения до комнатной температуры чаще всего применяют воду. Если не требуется быстро охлаждать, то достаточно погрузить реакционную колбу или стакан в большой сосуд, через который непрерывно протекает холодная вода. В случае сильно экзотермических реакций вода даже при перемешивании не в состоянии отобрать достаточное количество тепла, поэтому ее следует заменить другим охлаждающим агентом. [c.16] Иногда температуру реакции регулируют многократным кратковременным охлаждением. Для этого используют закрытую с одного конца свинцовую трубку в виде почти замкнутого кольца (рис. 23, а) и снабженную небольшими отверстиями. Кольцо можно надеть отверстиями вниз на любую колбу и подогнать его при необходимости по форме и величине колбы. Вода равномерно стекает по поверхности колбы и отводится в слив (рис. 23, б). [c.16] Для охлаждения до —80° С берут твердую углекислоту ( сухой лед ). Однако сухой лед плохо проводит тепло, поэтому применяют смесь его с различными органическими растворителями (например, с ацетоном). [c.18] Другой принцип достижения очень низких температур и интенсивного охлаждения основан на испарении низкокипящих жидкостей за счет тепла окружающей среды. Так, при помощи жидкого воздуха или жидкого азота можно достичь охлаждения до —180° С. [c.18] Вернуться к основной статье