Нагревание под давлением необходимо для тех реакций, которые протекают при температурах выше точки кипения реагентов или используют газы, особенно в каталитических реакциях.
Для создания небольших давлений можно использовать толстостенную колбу из механически прочного стекла, в горло которой вставлена дважды изогнутая под прямым углом трубка, наружный конец которой опущен в ртуть.
Для умеренных давлений пригоден котел Папина — эмалированный чугунный сосуд с завинчивающейся крышкой и кожаной прокладкой. Можно также применять толстостенные сосуды со специальным затвором или с пришлифованными плоскими затворами, которые могут герметизироваться резиновыми или кожаными кольцами и завинчиваться. Толстостенные стеклянные трубки, приготовленные из особых сортов стекла, выдерживают более высокие давления, но их емкость не особенно велика. Запаивание таких трубок требует опыта. Его следует производить, строго следуя наставлению, так как плохо запаянные трубки не только легко лопаются сами по себе, но и опасны при вскрытии. Для нагревания до 100° запаянные трубки помещают в специальную водяную баню, представляющую собой сварной металлический ящик с крышкой, наполненный водой. Нагревание воды ведется с обратным холодильником. Можно также запаянную трубку, завернутую в полотенце, нагревать в высокой цилиндрической водяной бане. Предназначенная для этих же целей керосиновая баня Фольгардта имеет приспособление для отгонки легко кипящих фракций керосина, позволяющее довести температуру кипения смеси до любой желаемой рабочей температуры, а затем включать обратный холодильник.
Для нагревания запаянных трубок до более высоких температур служат специальные печи, представляющие собой клепаный ящик из листового железа, внутри которого расположены открытые с одной стороны цилиндрические толстостенные железные предохранительные муфты, служащие для помещения трубок. Форма ящиков, число предохранительных муфт и способ их укрепления различны. Для нагревания лучше всего подходит ряд горелок, которые монтируются в самой печи или подставляются под нее. В крышке ящика имеется один или несколько тубусов для термометров. Их герметизируют асбестом. Если нет специальных помещений для печей, их ставят в защитные деревянные ящики. При свободно стоящих печах для предохранения от осколков рекомендуются железные заслонки.
Водные растворы в запаянных трубках из специального стекла могут нагреваться до 400°. Давление, которое способны выдержать запаянные трубки, различно и доходит до 10—20 атм. При наполнении нужно выяснить, могут ли в реакционной смеси образоваться газообразные продукты или нет. В последнем случае давление мало зависит от величины не заполненного жидкостью объема, поэтому трубку можно наполнять почти на 3/4. В первом же случае, когда при нагревании выделяются или возникают газы, давление зависит от оставшегося свободного пространства трубки, поэтому можно использовать только меньшую часть ее объема. В подобных случаях для устранения возникшего давления можно временно вскрыть трубку и после выпуска газа снова запаять ее.
Едкие щелочи и аммиак при высоких температурах быстро разъедают стеклянные стенки.
Нагревание печей производят медленно и осторожно и всегда только после того, когда будут вложены запаянные стеклянные трубки, причем вытянутым капиллярным концом к отверстию печи. Капиллярный конец трубки должен выступать из предохранительной муфты приблизительно на 2 см и быть приподнятым так, чтобы в нем не было жидкости. В некоторых печах предохранительная муфта поставлена наклонно. По окончании реакции установке дают совершенно охладиться. Затем к вытянутому капиллярному острию приближают пламя бунзеновской горелки или, в случае нужды, пламя горелки с дутьем и ждут, когда находящиеся под давлением газы проложат себе путь в размягчившемся стекле. Точно так же поступают в случае удаления возникшего газа во время реакции. Потом осторожно вынимают трубку из печи, снова ее запаивают или открывают, как описано ниже.
Хорошим стеклодувным ножом делают вокруг трубки в желаемом месте надрез и обертывают трубку по обе стороны от надреза влажными полосками фильтровальной бумаги. Если теперь направить тонкое острое пламя горелки с дутьем на надрез, то верхняя часть трубки аккуратно откалывается.
Еще более высокие давления могут выдерживать запаянные трубки, если их подвергнуть дополнительному внешнему давлению. Фишер и Томе сконструировали печь, которую можно встряхивать во время нагревания.
Для больших реакционных загрузок пользуются автоклавами [см. примечание 30].
Наконец, мы упомянем еще несколько предложений. В литературе описывается стеклянный автоклав емкостью 750 мл и рабочим давлением 2—8 атм.
Гернгрос, Гофман и Клейн описывают аналогичный прибор. Гильперт и Гофмоер описывают прозрачный автоклав емкостью в 50—75 мл и рабочим давлением 12 атм. при температуре 150°. Там же описывается стеклянный кран, безопасный при повышенном давлении.
|
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