Самыми дешевыми и удобными средствами охлаждения в лаборатории являются воздух и вода. Строго говоря, почти все химические операции, при которых стенки сосудов не изолированы, протекают при воздушном охлаждении. Величина охлаждения зависит от отношения объема содержимого сосуда к поверхности охлаждения.
Так как реакционные сосуды почти всегда более или менее приближаются к форме шара, поверхность охлаждения растет значительно медленнее, чем объем. Поэтому процессы, совершенно безопасно протекающие в пробирках, при полузаводских загрузках могут закончиться взрывом вследствие слишком медленного отвода тепла реакции. Известным примером является омыление жиров. В процессе отвода тепла воздух и вода нагреваются и поэтому должны беспрерывно меняться. Лед и снег расходуют полученное тепло на таяние, и благодаря высокой теплоте плавления лед — лучший из охладителей, имеющихся в нашем распоряжении.
Температуру ниже точки замерзания воды можно получить, пользуясь охладительными смесями, в которых охладителями являются водные растворы солей [см. примечание 17]. Их приготовляют из снега или льда. Размельчать лед экономнее всего в больших деревянных ступках с помощью толкушек из твердого дерева или в мельницах для льда. Куски льда должны быть величиной с грецкий орех. Перед засыпкой смеси дают стечь воде. Для хранения охладительных смесей очень удобны вследствие малой теплопроводности деревянные ведра и чаны.
Лед и 65-проц. серная кислота (уд. вес 1,564), смешанные в отношении 1:1, дают температуру до –37°. Проще всего это делать так: 10 частей измельченного льда обливают 7 частями обычной продажной концентрированной серной кислоты (предварительно полезно ее охладить). Прибавление льда в концентрированную серную кислоту так же опасно, как и вливание в нее воды.
Если нет в распоряжении льда, то в случае необходимости можно добиться охлаждения, смешивая воду и соли. Правильные соотношения можно найти в соответствующих справочниках. Соли должны быть сухими и тонко размельченными.
Другими употребительными средствами для охлаждения являются жидкий аммиак, твердая углекислота и жидкий воздух.
Жидкий аммиак получают из баллона, перевернутого вентилем вниз. Испаряющийся при вытекании аммиак понижает температуру до –33°. Вследствие ядовитости паров работа с аммиаком производится только с хорошей тягой.
Твердая углекислота продается под названием «сухой лед». В лаборатории его можно приготовить, правда, с большими потерями, следующим образом: на конус вентиля стального баллона с углекислотой навинчивают латунную трубку диаметром 2 см и длиной 15 см, баллон перевертывают в козлах клапаном вниз, надевают на трубку мешок для собирания углекислоты и открывают баллон. Конденсации способствуют, сжимая мешок рукой во время выделения углекислоты. Так как вентиль иногда сильно охлаждается, им уже нельзя пользоваться голой рукой и следует держать наготове гаечный ключ или шерстяной платок. К твердой угольной кислоте, во избежание ожогов, нельзя прикасаться руками.
При атмосферном давлении твердая углекислота имеет температуру около –79°. Она является очень плохим проводником тепла и поэтому как охладитель одна употребляться не может и служит исключительно как составная часть охладительных смесей.
При смешивании ее с эфиром получают температуру –90°, с ацетоном –85°, с 85,5-проц. этиловым спиртом –68°, с 87-проц. –53° [см. примечание 18].
Жидкий воздух является заводским продуктом. Температура его зависит от состава. По мере испарения низкокипящего азота она изменяется приблизительно от –190° до температуры кипения чистого кислорода –182°. При работе с жидким воздухом следует соблюдать крайнюю осторожность. Совершенно недопустимо соприкосновение его с окисляющимися органическими веществами, такими, как жиры, эфир, ацетон, масла и т.д. До сих пор нередки тяжелые и смертельные несчастные случаи, вызванные неправильным обращением с жидким воздухом или еще более опасным жидким кислородом.
Температура жидкого охладителя зависит от скорости его испарения. Последнюю можно повысить путем откачивания или с помощью пропускания индифферентных газов. Например, со свежим жидким воздухом можно добиться температуры –200°, с эфиром –20° (см. «Методы охлаждения»). Получение более низких температур требует особого оборудования и едва ли может понадобиться в органических лабораториях.
Имеющиеся в продаже холодильные шкафы позволяют достигать температуры от 0 до –20°.
|
На правах рекламы |
|
Здесь могла бы быть Ваша реклама |
|
Copyright © 2005-2012 Xenoid v2.0
Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Химия: решение задач