Перегонка в вакууме водоструйного насоса так удобна, что является, пожалуй, одной из самых распространенных операций в лаборатории и едва ли нуждается в описании. Мы ограничимся лишь несколькими замечаниями.
Колонка при вакуумной перегонке должна хорошо изолироваться или дополнительно нагреваться, если температура паров выше 100°.
При перегонке в вакууме число молекул, проходящих через поперечное сечение в единицу времени, при определенной скорости газового потока меньше, чем при обыкновенном давлении.
Следовательно, за счет конденсации выделяется меньше тепла, и его может не хватить на компенсацию потерь от излучения. При увеличении скорости перегонки колонка захлебывается. Поэтому чаще применяются короткие колонки. Хорошие результаты дает конструкция Хейнца (рис. 98). Колонку следует тщательно изолировать асбестовым шнуром.
Вообще же при обычной перегонке для устранения толчков и перебросов перегонку ведут в колбах Кляйзена (рис. 99) [см. примечание 39].
Удобнее, если оба горла имеют одинаковую высоту; во всяком случае, горло, соединенное с отводной трубкой, не должно быть выше другого, иначе граница конденсации поднимается настолько высоко, что корковая или резиновая пробка сильно разъедается. Что касается формы колбы, то замечания, приведенные выше, остаются справедливыми и в данном случае [см. примечание 40].
Для приготовления кипятильных капилляров кусок подходящей стеклянной трубки суживают сначала примерно до 2 мм и оттягивают на микропламени в тонкий волосок. Наличие просвета проверяют, опуская капилляр в эфир и продувая через него воздух. Часто бывает необходимо для достижения хорошего кипения подогнать диаметр капилляра к условиям перегонки. Большие количества проходящего через капилляр воздуха снижают вакуум, кроме того, характер кипения некоторых жидкостей существенно зависит от частоты пузырьков газа. Наружный конец капиллярной трубки снабжается коротким куском резиновой трубки с винтовым зажимом. В полость трубки вставляют нитку, кусочек проволоки или щепочку, чтобы поперечное сечение трубки не могло полностью закрыться.
Можно также оттягивать стеклянный капилляр и с наружного конца и регулировать частоту пузырьков, обламывая по мере надобности наружный конец капилляра.
При вакуумной перегонке нагревать колбу лучше всего на бане — водяной или наполненной металлом.
Только для веществ, кипение которых сопровождается толчками, рекомендуется вести нагревание на голом пламени, причем греют не дно, а, вращая горелку, нагревают колбу с боков. Вследствие этого толчки разбиваются при ударах о перегретую стенку. При этом незначительные количества вещества могут разложиться. Если при таком нагревании не удается добиться спокойного кипения, то можно использовать следующие два приема: длительное нагревание несколько ниже точки кипения приводит к разложению примесей, вызывающих толчки, жидкость начинает затем спокойно кипеть. Применение этого способа ограничено, так как слишком длительное нагревание дает повод к новому разложению с образованием примесей. Иной путь — это перегонка всего содержимого колбы, причем не обращается внимание на возможное разбрызгивание и обусловленное им загрязнение дистиллята. Затем загрязненный конденсат, который всегда будет чище перегоняемого продукта, подвергают повторной перегонке, причем обычно затруднений уже не возникает. В совершенно безнадежных случаях в колбу помещают большое количество стеклянной ваты, которая уничтожает даже сильные толчки.
Вакуумные перегонки ведут медленно, хотя бы потому, что при более сильном кипении невозможно избежать перебрасывания жидкости, поэтому обыкновенно достаточно охлаждать дистиллят самыми простыми способами, например, помещая на конденсационную трубку влажную тряпочку. Вопрос охлаждения не играет особенной роли, потому что в вакууме редко приходится перегонять низкокипящие жидкости. Иначе обстоит дело, когда нужно выпаривать большие количества растворителей, например воды или спирта; необходимое об этом сказано в разделе «Выпаривание и концентрирование».
В качестве приемников, когда вещество перегоняется без разделения на фракции, можно использовать перегонные колбы, отводная трубка которых соединяется с насосом; также удобны сосуды для отсасывания или, при небольших количествах, пробирки для отсасывания.
Одной из старейших конструкций, предназначенных для приема многочисленных фракций, является аппарат Брюля (рис. 100), действие которого ясно из рисунка. Его единственным, но существенным недостатком является значительный объем, несколько удлиняющий время, необходимое для создания вакуума. Меньшая модель того же типа, снабженная нормальными шлифами, показана на рис. 101. Вследствие необходимости иметь промежуточный форштосс в ней увеличивается вредная поверхность (см. выше).
Очень практичным, компактным и дешевым прибором для разделения фракций является «паук» (рис. 102 и 103). Он допускает, правда, прием только трех или четырех отдельных фракций, но имеет одно громадное преимущество перед другими приборами: при известном опыте можно совершенно безопасно нагревать на голом передвигаемом пламени конец отводной трубки, если она сделана из хорошего тонкого стекла, не вредя серьезно резиновой пробке, что бывает необходимо при дистиллятах, кристаллизующихся или застывающих в конденсационной трубке. О других методах обогрева отводной трубки см. ниже.
Паук обладает только одним недостатком: уже собранные фракции растворяют пары вышекипящих фракций и поэтому при длительной фракционировке несколько загрязняются. Это обстоятельство может иметь значение при перегонке душистых веществ. Для устранения этого недостатка нужно при смене приемников уничтожать вакуум. При работе с масляным насосом это вызывает потерю времени всего в несколько минут. Приемники с кранами, предназначенные для смены сосудов, основаны почти все на одном принципе. На рис. 104 изображена модель Аншютца-Тиля, с помощью которой можно одновременно измерять объем отдельных фракций. Как только собрано желательное количество конденсата, открывают кран А, сливают конденсат в колбу и снова закрывают кран А. Для уничтожения вакуума в колбе открывают Б, причем по трубке В устремляется воздух. После этого меняют колбу, закрывают кран Г, и новой установкой крана Б соединяют наполненную воздухом колбу с насосом до тех пор, пока снова не установится рабочий вакуум, что продолжается недолго. Во время смены колб перегонка не прерывается. При смене фракций, несомненно, происходит незначительное возрастание давления вследствие проникновения воздуха через капилляр. Открывают кран Г и снова соединяют насос с перегонной колбой.
Если дистиллят при охлаждении легко застывает или становится вязким, прибегают к нагреванию отводной трубки на голом пламени (см. также сказанное выше о пауке). Так, например, автор без труда перегонял бензоилацетон (т. пл. 61°) в количестве 50 г в вакууме около 15 мм. Часто удается держать температуру конденсата выше точки его затвердевания, благодаря чему он долго остается жидким; иногда все же лучше его подогревать на небольшом пламени. Прогрев трубки через резиновую пробку достигается вставлением в отводную трубку спирали из металлической проволоки. Кто боится этих мероприятий, требующих известного навыка, тот должен применять специальные конструкции. Самым простым является вспомогательный электрический обогрев; имеются также форштоссы с двойными стенками для пропускания горячей воды.
Для герметизации аппаратуры применяют корковые и резиновые пробки. Резиновые пробки удобнее; после смазывания глицерином с ними обыкновенно достигают очень хорошей герметизации. Корковые пробки химически более устойчивы. Они должны быть хорошо отжаты и аккуратно просверлены. После сборки аппаратуры их покрывают довольно толстым слоем раствора коллодия в смеси эфира и спирта, после чего они едва ли уступают в герметичности резиновым пробкам [см. примечание 41]. Сказанное относится к пути прохождения горячих паров. Применение резиновых пробок у конденсационной трубки и за нею не вызывает возражений и может быть даже рекомендовано благодаря эластичности материала.
Все вышесказанное о перегонке при 10—20 мм относится также и к перегонке при 2 мм. Кипятильные капилляры можно использовать при хорошо действующих масляных или ртутных насосах примерно до давления 0,5 мм. Ртутные и масляные насосы, в противоположность водоструйному насосу, легко подвергаются воздействию неконденсирующихся паров или продуктов разложения, а очистка их часто затруднена.
В масляных насосах, эффективность действия которых зависит, конечно, от упругости пара и масла, легко происходит растворение органических паров, после чего получение хорошего вакуума становится невозможным. Поэтому, особенно в случае эфирных, бензольных и других растворов, рекомендуется предварительно освободить перегоняемую жидкость от легколетучих частей соответствующим нагреванием в вакууме водоструйного насоса или включить между насосом и сосудом для приема конденсата охлаждаемый сосуд для адсорбции паров, заполненный, смотря по обстоятельствам, активированным углем, едким кали или другим подходящим абсорбирующим средством. Само собой разумеется, что сосуды, выдерживающие вакуум водоструйного насоса, можно применять и для вакуума в 1 мм и ниже.
Информация купить ступени в москве на нашем сайте. |
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