laba_organika_metodichka

шарик термометра не будет успевать нагреваться также быстро,

как и вещество в капилляре, и температура плавления окажется

занижеllНОй. Во время определения температуры плавления

следует внимательно следить за температурой и агрегатным

состояния вещества, внешний вид которого перед плавлением обычно несколько изменяется: оно уплотняется, и между

отдельными частицами его могут появиться пузырьки воздуха.

Затем вещество «съеживается» И «мокнет». Началом плавления

считают момент появления первой кали жидкости, а окончанием

- исчезновение последних кристаллов, Т.е. когда все вещество

превращается в про:{рачную жидкость. Интервал температур

между началом плавления и его окончанием называют

температурой плавления данного вещества. Этот интервал тем

меньше, чем чище вещество. На практике обычно считают допустимым, когда вещество плавится в пределах 1 - 2 Ос.

Измеренную температуру плавления заносят в таблицу, в

которой фиксируется также справочное значение температуры плавления. В случае расхождения измеренной и табличной

констант более чем на ЗО, необходимо повторить операции

перекристаллизации и сушки.

1I.5.1.2.0пределение температуры плавления

ВЫСОКОl1лавких веществ (выше 250 ОС).

Для определения температуры плавления высокоплавких веществ (выше 250 ОС) целесообразно использовать

электрически обогреваемый металлический блок (рис.12) с

отверстием для термометра, тремя отверстиями для капилляров

и отверстием для наблюдения.

Для защиты от сквозняков блок вмонтирован в футляр,

который снабжен увеличительным стеклом и системой

освещения для наблюдения за поведением образцов во время нагревания. Наличие трех отверстий для капилляров позволяет одновременно исследовать два образца и их смесь.

41

www.mitht.ru/e-library

Рис. 12. Нагревательный блок прибора для опредеJlения

температуры плавления.

Скорость нагревания блока регулируют реостатом. В

некоторых более дорогих приборах вместо металлического

блока для нагревания используют жидкую баню (для лучшего теплопереноса) или вместо обычного термометра применяют термометр с сопротивлением из платины и цифровым

температурным табло. Часто высокоплавкие вещества разлагаются еще до плавления при длительном пребывании в

нагреваемом блоке. В этих случаях капилляр с исследуемым

веществом следует вносить в блок только после того, как он будет нагрет до температуры llриблизительно на 20 ос ниже предполагаемой температуры плавления.

Многие органические соединения плавятся с разложением,

которое сопровождается их потемнением и выделением

газообразных продуктов. Обычно точка разложения является

нечеткой, и значение ее зависит от скорости нагревания прибора.

Поэтому температура разложения не всегда может быть в

точности воспроизведена. Некоторые органические вещества не

имеют характерной точки перехода из твердого состояния в жидкое и при сильном нагревании обугливаются.

42

www.mitht.ru/e-library

11.5.2. ОпредеJlеиие темпераryры плавлеиия под

МИКРОСКОПОМ.

Это намного более совершенный прибор, где для

определения температуры плавления требуется всего несколько

кристалликов. Такие приборы обычно используют для точного

определения температуры плавления неизвестного соединения.

Кристаллы помещают на обогреваемый и освещаемый предметный столик микроскопа (рис. 13) и наблюдают при большом увеличении за их плавлением.

Рис. 13. Столик для определения температуры плавления под микроскопом: 1 - предметное стекло с веществом; 2-

стеклянная крышка; 3 - объектив микроскопа; 4 - термометр; 5 -

нагревательный столик

Процедура оnределеmm температуры плавления

заключается в следующем. Предметное стекло с несколькими

кристалликами вещества, накрытое покровным стеклом

помещают на столик микроскопа, снабженный электроспиралью для подогрева. Далее микроскоп фокусируют на кристаллах и начинают нагревать. Трансформатор обеспечивает желаемую

скорость нагрева. Условия повышения температуры в этом

случае такие же, как при плавлении вещества капиллярах.

Нагревательный столик оборудован термометром.

С помощью системы зеркал показания термометра можно

видеть через окуляр микроскопа, одновременно наблюдая за

43

www.mitht.ru/e-library

веществом (окуляр разделен на два поля). В микроскоп видно,

что кристаллы как раз перед плавлением теряют острые грани,

объединяясь в маленькие капельки. Регистрируют

температурный интервал между появлением мелких капелек

BOKPYI'каждого кристалла до полного плавления.

11.6. ПЕРЕГОНКА ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Перегонка - весьма удобный и широко используемый способ выделения и очистки жидких продуктов реакции. Этот метод

заключается в кипячении и выпаривании жидкости с

последующей конденсацией паров в дистиллят.

Перегонка применяется: для удаления растворителей; для

разделения нескольких продуктов реакции, имеющих различные

температуры кипения; для очистки от примесеЙ.

Способы перегонки ра:щеляются на две группы: "ростая и фраКЦUОНllая перегонка. С помощью простой перегонки (разд.

6.1) можно осуществить разделение двух жидкостей с разницей

температур кипения 50 - 70 ос или более, но если эта разница

меньше, необходима фракционная lIереl'онка на более сложном приборе (разд. 6.2).

По условиям проведения перегонки различают три вида

перегонки: при атмосферном давлении; при уменьшенном

давлении (перегонка в вакууме); перегонка с водяным паром. Перегонка в вакууме (разд. 6.3) используется для перегонки

жидкостей с высокими температурами кипения, которые в

процессе перегонки при атмосферном давлении разлагаются. При снижении давления температура кипения понижается, что и

позволяет перегонять высококипящие жидкости.

Перегонку с водяным паром (разд.6.4)применяют для

удаления растворителей и для отделения основного вещества от

примесеЙ.

11.6.1. Перегонка при атмосферном давлении

Такую перегонку целесообразно применять для жидкостей с

температурой кипения от 40 до 150 ОС, так выше 150 ос многие

44

www.mitht.ru/e-library

соединения уже заметно разлагаются, а жидкости с

температурой кипения s 40 ос нельзя перегнать без

значительных потерь в обычных приборах.

Прибор для перегонки при атмосферном давлении состоит из

перегонной колбы, холодильника, алонжа и приемника (рис. 14).

~Тn..., ~

~.,

6

Рис.14. Прибор для перегонки при атмосферном давлении

Растворы большого объема перегоняют в круглодонных колбах, а образцы объемом до 100 мл - В грушевидных. Необходимо подобрать колбу такого размера, чтобы в начале перегонки она была заполнена не более чем на две трети. Колбу подсоединяют к холодильнику при помощи насадки Вюрца.

Растворы объемом 1О - 100 мл перегоняют в специальных перегонных колбах (рис. 15) с боковым отводом.

45

www.mitht.ru/e-library

а 6 в г

РИС.15. Перегонные колбы: а - грушевидные; б - Кляйзена; в

- Кляйзена с колонкой Вигре; г - Арбузова

Не следует использовать для перегонки конические колбы. Иногда при перегонке жидкостей с высокой температурой кипения полезно обернуть насадку лентой из стекловаты (или асбестовым шнуром).

Это предотвращает излишнюю конденсацию. Для измерения

температуры паров перегонясмого вещества в горло насадки

(или колбы Вюрца) вставляют термометр. Для правильного

измерения температуры ртутный шарик термометра должен

полностью омываться парами, Т.е. должен находиться на 0,5 см ниже отверстия отводной трубки.

В зависимости от температуры кипения перегоняемой жидкости выбирают тип холодильника. Для перегонки жидкостей с температурами кипения выше 50 ос применяют простой холодильник Либиха; для перегонки легколетучих

жидкостей, например эфира (Ткип 35 ОС), необходим холодильник с двойной поверхностью охлаждения (холодильник

Дэвиса) (рис. 16).

46

www.mitht.ru/e-library

I)Ы&ОА

60ДЬl

ВаОА

ВОДЬ'

Рис. 16. Типы холодильников

Вода подается в нижний отвод холодильника и выходит в верхний. Обычно воду подают под слабым напором; излишнее

давление вызывает перемещение отводного резинового шланга

под действием реактивной струи. При температуре кипения

выше 1SO ос используют воздушный холодильник.

Переходник, соединяющий холодильник с приемной колбой (называемый «алонжем»), должен сообщаться с атмосферой. В

ПрО111ВНОМ случае при нагревании давление в системе может

возрасти и разрушить прибор. Если необходимо провести перегонку без доступа влаги, к отводному отверстию на алонже

при помощи резинового шланга присоединяют хлоркальциевую

трубку. Хлоркальциевые трубки предотвращают попадание паров влаги во внутреннее пространство прибора, обеспечивая при этом сообщение с атмосферой. Хлоркальциевая трубка

имеет шарообразное утолщение, в которое между двумя ватными тампонами помещают кусочки безводного хлорида

кальция или другого подходящего осушителя.

В качестве приемников при перегонке при атмосферном давлении можно использовать плоскодонные колбы, но лучше

47

www.mitht.ru/e-library

всего ИСllользовать круглодонные колбы, которые

предварительно взвешивают.

Для нагревания колб применяют нагревате.'1ьные бани. Тип бани и природа источника теП,lа в значительной степени зависят

от того, что перегоняется. На водяной бане с электрическим

обогревом можно перегонять жидкости с температурой кипения

ДО 80 ос. При nepel'oHKe эфира и других летучих

леГКОВОСIlламеняющихся жидкостей необходимо, 'побы вблизи

не было открытого пламени или другого источника возгорания.

Для перегонки жидкостей с температурой кипения выше 80 ос

используют масляные бани. Верхний температурный предел масляных бань составляет примерно 250 ос (с силиконовой жидкостью). Если же требуется нагревание выше 250 ОС, то

применяют баню из металлического сплава Вуда (сплав свинца,

висмута, олова и кадмия) или песчаную баню. Однако лучше и удобнее lIерегонять высококипящие жидкости при пониженном

давлении.

Выполнение работы. Собирают установку, принимая во

внимание изложенные выше замечания. Взвешивают приемные

колбы. В перегонную колбу через воронку, носик которой

должен быть ниже отводной трубки, вносят жидкость,

подлежащую перегонке. Это лучше делать до установки бани, чтобы в случае перелива жидкость не попала в баню. При этом перегонную колбу заполняют не более чем на две трети объема.

Для равномерного кипения жидкости до начала нагревания в

колбу помещают несколько «кипелою> - тонкие запаянные с

одного конца стеклянные капилляры или кусочки пористой

глины. Если перегонку необходимо лрервать, перед ее возобновлением следует добавить еще «кипелою>. НИКОГДА не

добавляйте их в кипящую или перегретую жидкость, так как это

может вызвать неожиданное бурное вскипание и вспенивание

жидкости.

Собранный прибор тщательно проверяют: убеждаются, что

все соединения герметичны, а приемник надежно закреплен.

Также проверяют, чтобы прибор через отверстие в алонже соединялся с атмосферой. При перегонке низкокипящих

жидкостей пускают воду в рубашку холодильника.

48

www.mitht.ru/e-library

Убедившись, что все нормально, начинают ОСТОРОЖНО

нагревать баню, чтобы температура поднималась медленно.

Только в этом случае 110 показанию термометра можно судить о

температуре кипения перегоняемой фракции. Скорость

перегонки выбирают обычно такую, чтобы в секунду в приемник стекало не более 2 капель дистиллята.

В течение всей перегонки индивидуального вещества

температура паров должна оставаться постоянной. Если в ходе

переroнки температура поднимается, то это означает, что

перегоняется смесь веществ. В начальный момент перегонки температура обычно бывает несколько ниже ожидаемой. Это может быть связано либо с инерцией ртутного термометра, либо с тем, что в первый момент отгоняются более летучие примеси. Поэтому первые порции дистиллята (1 .- 2 мл, до достижения постоянной температуры перегонки) собирают 8 первый

приемник. После того как температура установилась, собирают

основную фракцию вещества во второй приемник. Как только

температура вновь начинает возрастать, приемник меняют для

сбора другой фракции. Не следует перегонять досуха, так как

последние капли конденсата, попадая на сухое дно колбы, могут

вызвать ее растрескивание. Последние капли дистиллята (0,5 - 1 мл) собирают в отдельный приемник.

После завершения перегонки приемник с основной фракцией взвешивают и рассчитывают выход вещества. Для расчета

выхода вещества (при перегонке вещества с известной

плотностью) можно измерить объем основной фракции с

помощью мерного цилиндра и рассчитать выход по объему.

Затем с помощью рефрактометра определяют показатель

преломления( nD!)'

Результаты работы заносят в таблицу.

11.6.2. ПЕРЕГОНКА ПРИ ПОНИЖЕННОМ ДАВЛЕНИИ (ВАКУУМНАЯ ПЕРЕГОНКА)

Многие вещества при нагревании их до температуры кипения при атмосферном давлении разлагаются. Для очистки таких

49

www.mitht.ru/e-library

веществ применяют перегонку при пониженном давлении (в

вакууме).

Для большинства органических веществ понижение давления до 20 мм рт.ст. (26.6 гПа) снижает температуру кипения до 100 - 120 ос. Известно и другое ориентировочное правило: при

уменьшении давления вдвое TeMlIepaTypa кипения веществ

понижается на 15 - 20 ос.

Используя изображенную на рис.17 номограмму, можно быстро и удобно составить себе представление о соответствии

наблюдаемой температуры кипения перегоняемого при любом

остаточном давлении вещества с литературными данными.

Г,,,(.11П пр?:'

,1aO'?f!!fi/I.'

Рис. 17. Номограмма для пересчета температуры кипения при

ра.зличном давлении

Если наложить на нее короткую линейку так, чтобы она

пересекла правую шкалу в точке, соответствующей

наблюдаемому при перегонке давлению, а среднюю шкалу - в

50

www.mitht.ru/e-library