ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Упаривание, сушка и лиофильная сушка из "Практические работы и семинарские занятия по органической химии" Под упариванием понимают отделение растворителя (частичное или полное) от растворенного вещества путем перегонки. В результате увеличивается концентрация раствора, если, конечно, летучесть растворителя не оказывается близкой к летучести растворенного вещества. Чем больше разница в летучести, тем с меньшими потерями растворенного вещества можно провести упаривание. [c.23] Упаривание при нормальном давлении. В случае водных растворов нелетучих веществ упаривание при кипячении ведут в чашке или в стакане. Удаление паров воды можно ускорить, пропуская ток подогретого воздуха над поверхностью жидкости или отсасывая пары. Для небольших количеств растворов удобно удалять растворитель, поглощая его пары адсорбентом (подробно см. Сушка в этом же разделе). [c.23] Упаривание в вакууме. Упаривание в вакууме протекает при более низкой температуре, чем при нормальном давлении, скорость упаривания выше, снижается вероятность загрязнения пылью и влагой из воздуха. Однако увеличивается опасность улетучивания нужного вещества. [c.24] Осушение, т. е. удаление следов влаги (или органического растворителя), можно производить физическими методами, обычно используемыми для разделения и очистки органических веществ (вымораживание, экстракция, высаливание, фракционная и азеотропная перегонка, выпаривание, сублимация), а также с помощью осушающих реагентов, которые удаляют влагу вследствие адсорбции, образования гидратов или химической реакции с водой. Выбирая способ осушения, следует учитывать агрегатное состояние вещества и его химические свойства, количество воды (или любого другого удаляемого при сушке вещества) и требуемую степень осушения (табл. 1). [c.25] Осушающие вещества должны обладать достаточной осушающей эффективностью и осушающей емкостью. Под эффективностью осушителя понимают достижимую при его использовании степень высушивания данного вещества. [c.25] Осушение газов. Вымораживание. Высокой степени высушивания газов можно достичь, охлаждая их до низкой температуры. Газ пропускают через трубку, погруженную почти до дна вымораживающего сосуда (рис. 29). Сосуд охлаждают смесью твердой углекислоты с ацетоном или жидким азотом. Метод вымораживания незаменим в случае, когда осушитель может загрязнить газ или реагировать с ним. [c.25] Применение осушающих реагентов. Обычно в колонках (рис. 30) осушают газ с помош,ью хлористого кальция, фосфорного ангидрида, едкого натра, едкого кали, перхлората магния и др. Чтобы предотвратить унос частиц осушителя током газа, в местах входа и выхода газа помещают тампоны стеклянной ваты. Для осушения газов жидкими реагентами, например серной кислотой, употребляют различные типы промывных сосудов (рис. 31). Наиболее тщательно газы удается осушить в промывных склянках со стеклянной пористой пластиной (рис. 32). [c.27] Осушение жидкостей. Фракционная перегонка. Условием успешного высушивания перегонкой на колонке является большая разница температур кипения осушаемой жидкости и воды (для жидкостей, не образующих с водой азеотропных смесей). [c.27] Экстракция. Этот способ применяют в сочетании с азеотроп-ной перегонкой. К органической жидкости, содержащей воду, прибавляют такое количество несмешивающегося с водой растворителя, чтобы отделился водный слой. После этого остаток воды из органического слоя удаляют азеотропной перегонкой. [c.28] Высаливание. Некоторые органические вещества, содержащие воду, можно высушить добавляя электролит, не растворяющийся в органическом растворителе, но растворяющийся в воде. При этом отслаивается органическая фаза, которую отделяют декантацией. Эффективность метода невелика. [c.28] Осушающие реагенты. Чаще всего органические жидкости осушают в условиях их непосредственного контакта с осушающим агентом. Осушители, образующие с водой концентрированные растворы, например хлористый кальций, поташ, едкий натр, едкое кали, прибавляют к веществу частями, а образующийся раствор реагента в воде отделяют в делительной воронке. Слишком большое количество осушителя вызывает потерю вещества. Осушающие агенты должны быть инертны к осушаемому веществу, не должны в нем растворяться и должны иметь возможно большую осушающую эффективность. [c.28] Во всех случаях можно употреблять сульфаты натрия, магния и кальция (хотя для третичных карбинолов они нежелательны, так как способствуют образованию олефина). [c.28] Эффективна сушка газов и жидкостей — цеолитами — кристаллическими пористыми алюмосиликатами. Промышленность выпускает четыре типа цеолитов — А, X, Y, М, имеющих различное кристаллическое строение. В цеолиты могут быть включены различные катионы. Марки цеолитов в зависимости от катионов КА, NaA, СаА, NaX, KY, aY. Размеры входных отверстий (в A) NaA — 4, СаА — 5, СаХ— 8, NaX — 9. Вода имеет размер молекулы 3 A и удерживается цеолитами всех марок. Необходимо подбирать цеолит такой марки, чтобы не задерживалось осушаемое вещество (размеры молекул вещества должны быть больше размера пор цеолита). [c.28] Для сушки газов цеолиты используют как наполнители в обычных склянках. [c.29] Сушка цеолитами, как правило, дает очень хорошие результаты, с их помощью содержание воды можно снизить до 0,01%. Но так как емкость цеолитов невысока (около 5 г воды на 100 г цеолита), то лучше использовать их для сушки растворителей с невысоким (до 1%) содержанием влаги. [c.29] Сушка твердых веществ. Осушение твердых веществ основано на испарении влаги при комнатной температуре, при нагревании или при температуре ниже температуры замерзания воды. [c.29] Кристаллические вещества сушат обычно на открытом воздухе. Для этого их рассыпают тонким слоем на стеклянной пластинке, лучше на пористой, либо же сушат на стеклянном фильтре с просасыванием воздуха. [c.29] При повышенной температуре можно сушить в сушильных шкафах. Для обезвоживания веществ воздухом, осушаемым химическими реагентами, используют эксикаторы. [c.29] Проведение лиофильной сушки. Следует стремиться к тому, чтобы лиофилизи-руемый раствор замерз возможно быстрее. Наиболее простой способ состоит в следующем. Колбу вращают рукой в наклонном положении в бане со смесью твердой углекислоты со спиртом или ацетоном (около —70° С). Колбу наполняют замораживаемым раствором примерно на одну пятую часть объема. После образования равномерного слоя замерзшего раствора на внутренней поверхности колбы содержимому дают полностью застыть при —40° С. Водяные пары улавливают при помощи ловушек, охлаждаемых твердым СОа в ацетоне (—80° С), или химическими поглотителями в специальных сосудах. В качестве поглотителя воды используют безводный хлористый кальций (90 г на 1 г воды), плавленый едкий натр, фосфорный ангидрид (3 г на 1 г воды), безводный сульфат кальция и т. п. [c.31] В лабораторных условиях выгоднее приборы, основанные на связывании паров воды химическими поглотителями. [c.31] Вернуться к основной статье