laba_organika_metodichka

точке, соответствующей температуре кипения перегоняемой жидкости при атмосферном давлении, то точка пересечения этой

линейки с левой шкалой с известной степенью приближения

будет соответствовать температуре кипения жидкости при

достигнутом в приборе вакууме.

Прибор для перегонки в вакууме (рис. 18) несколько

отличается от прибора для переГОIJКИ при атмосферном

давлении.

В данном случае используют те же перегонные колбы, но снабженные двугорлой насадкой Кляйзена, одно горло которОЙ

предназначено для термометра, а другое для капилляра.

Для перегонки небольших объемов жидкостей (100 мл или менее), а также для перегонки в глубоком вакууме и при высоких температурах обычно используют цельнопаянные перегонные колбы - обычную колбу Кляйзена, колбу Кляйзена с дефлегматором, колбу Фаворского (рис. 19).

2

J

Рис. 18. Прибор для перегонки в вакууме: 1 - перегонная

колба; 2 - насадка Кляйзена; 3 -	капилляр; 4 - зажим Гофмана; 5
- термометр; 6 - холодильник	Либиха; 7 - алонж-паук;	8	-
тройник; 9 - манометр с краном; 1О - трехходовой кран;		11	-
предохранительная склянка; 12 -	приемники

51

www.mitht.ru/e-library

"/

6)

8)

г)

Рис. 19. Посуда для перегонки в вакууме: а '- колба Кляйзена; б ..- колба Кляйзена с дефлегматором; в - колба Фаворского; г

алонж-паук с тремя нриемниками трехходовыми кранами

в начале перегонки колбу заполняют не более чем на две трети. В колбу опускают капилляр с очень маленьким внутренним диаметром так, чтобы он не доходил до ее дна примерно на 2 - 3 мм. Через этот капилляр в вакуумнную

систему тонкой струйкой, пробулькивая через жидкость в

перегонной колбе, поступает воздух или инертный газ, и таким

образом, капилляр выполняет ту же роль, что и «кипелки» при простой перегонке. Сверху на капилляр надевают кусок резинового шланга со вставленной тонкой проволочкой,

снабженной винтовым зажимом Гофмана для тонкой

регулировки скорости прохождения через него пузырьков

воздуха. В тех случаях, когда перегоняемая жидкость

чувствительна к окислению, в капилляр при низком давлении

(0,07 кг/см2) подают инертный газ (азот или аргон). Для каждой

перегонки необхолимо ИСfюльзовать новый капилляр.

Отбор фракций при вакуумной перегонке производят с помощью специальных алонжей различных конструкций,

называемых «пауками» (рис 18 и рис.19 г). {{Паук» позволяет

менять приемник, не отключая систему от вакуума.

52

www.mitht.ru/e-library

Для создания вакуума в лаборатории применяют

воДоструйные насосы или специальные вакуум-насосы,

создающие высокое разрежение.

В систему для вакуумной перегонки обязательно входят предохранительная склянка и манометр. Манометр и прибор для

перегонки присоединяют к вакуумному насосу параллельно.

Перегонный прибор, предохранительную склянку и манометр соединяют между собой вакуумными шлангами. Если собирают прибор на шлифах, все они должны быть предварительно

смазаны вакуумной смазкой.

Выполнение работы. Взвешивают приемные колбы, собирают установку, принимая во внимание приведенные выше

замечания и присоединяют к водоструйному насосу. Перед

началом работы надевают защитные очки или прибор закрывают

специальным пластмассовым защитным экраном. Установку

проверяют на герметичность. Если прибор собран герметично,

то через несколько минут остаточное давление в нем

ДостигнетlО - 20 мм. Если прибор негерметичен, следует в первую очередь качество шлифов и, если понадобится, поочередно испытать на герметичность каждый узел прибора.

Затем перегонную колбу наполняют веществом не более чем наполовину объема. Жидкость, предназначенная для перегонки,

не должна содержать летучих растворителей типа эфира. В

противном случае при подаче вакуума неожиданный спад

давления приведет к неконтролируемому вспениванию

содержимого колбы и его выбросу через насадку в холодильник. Включают насос при открытом кране 10 (рис. 18), связывающем систему с атмосферой, и при закрытом кране 9, ведущем к манометру. Осторожно закрывают кран 10. Для контроля давления в системе кран манометра 9 периодически открывают и, сделав замер, закрывают. После создания необходимого разряжения начинают нагревать колбу на воздушной электрической бане. Перегонку ведут со скоростью 1 капля

дистиллята в секунду. В ходе перегонки следят за температурой и давлением. По окончании перегонки сначала удаляют источник нагрева, колбе дают немного охладиться и лишь после этого медленно соединяют прибор с атмосферой,

53

www.mitht.ru/e-library

предварительно закрыв кран манометра. Для этого сначала

полностью открывают зажим Гофмана на капилляре, затем открывают кран, соединяющий систему с атмосферой, и только тогда выключают насос. Необходимо принять все меры, чтобы приемные колбы не упали при стравливании вакуума.

Осторожно открывают кран манометра, медленно впускают в

него воздух. Это особенно важно при работе с ртутным

манометром, так как если кран открыть быстро, то резко поднимающаяся ртуть может разбить стеклянную трубку манометра. После этого установку разбирают. Взвешивают

приемники, Оflределяют выход вещества, а также показатель

преломления. Данные заносят в таблицу.

11.6.3. ФРАКЦИОННАЯ ПЕРЕГОНКА

Фракционную перегонку проводят в приборе, похожем на

прибор для переl'ОНКИ при атмосферном давлении.

Получаемый конденсат паров собирают в виде нескольких фракций. Температурный интервал сбора каждой фракции и число фракций подбирают эмпирически. Чем больше число фракций, тем эффективнее окажется разделение. В каждой из полученных фракций содержится смесь веществ, но первые фракции обогащены более летучим компонентом, а последние -

менее летучим.

Получив набор фракций, перегонку повторяют, начиная с

первой фракции. Из нее собирают в более узком температурном

интервале дистиллят, обогащенный летучим компонентом.

Когда будет достигнута температура отбора второй фракции,

перегонку прекращают, в перегонную колбу вносят вторую

фракцию и перегонку повторяют до достижения температуры отбора третьей фракции и Т.д. В результате нескольких циклов

перегонки удается разделить смесь на индивидуальные

компоненты.

Для повышения эффективности разделения смеси и,

следовательно, уменьшения числа повторных перегонок

используют дефлегматоры (рис. 20). Одна перегонка с

54

www.mitht.ru/e-library

дефлегматором заменяет серию последовательных перегонок из обычной перегонной колбы.

6

.5

,

:.__ 4

__ 2

Рис. 20. Прибор для фракционной перегонки: 1 - баня; 2- кипелки; 3 - перегонная колба; 4 - дефлегматор; 5 - насадка Вюрца; 6 - термометр; 7 - холодильник Либиха; 8 - аллонж с отводом; 9 - хлоркальциевая трубка; 1О - колба-приемник

Дефлегматоры сконструированы так, чтобы обеспечить ряд

частичных конденсаций пара и частичного испарения

конденсата. Если температура пара понижается, то часть его

конденсируется, превращаясь в жидкость, обогащенную

сравнительно высококипящим веществом, а оставшийся пар

обогащается веществом, кипящим при более низкой

температуре. Таким образом, пары, проходящие через колонку, содержат значительно больше низкокипящего вещества, чем пар, находящийся над жидкостью. Аналогично жидкость,

возвращающаяся в колбу из дефлегматора, богаче

высококипящим компонентом. Пар, не сконденсировавшийся в

дефлегматоре, направляется в нисходящий холодильник. Процесс повторяется многократно, и это обеспечивает

высокую эффективность разделения компонентов смеси.

Для хорошего разделения смеси при такой перегонке

необходимо соблюдать следующие условия: 1) из дефлегматора

все время должно возвращаться в колбу относительно большое

55

www.mitht.ru/e-library

количество жидкости; 2) жидкость и пар должны хорошо перемешиваться; З) нужна БОjJьшая активная поверхность

соприкосновения жидкости и пара.

11.6.4. ПЕРЕГОНКА С ВОДЯНЫМ ПАРОМ

Перегонка с водяны'\1 паром часто используется для разделения и очистки органических веществ, как в лабораторной

практике, так и в промышленности. Этот способ перегонки

применяется для веществ, которые практически не смешиваются

с водой и ХИ'\1ически не взаимодействуют с ней. Перегонку с

паром применяют:

1. для выделения и очистки веществ, которые кипят при

очень высокой температуре или не перегоняются без

разложения;

2. для очистки веществ, загрязненных большим количеством смолистых примесей;

3. для разделения смесей веществ, из которых только

одно отгоняется с водяным паром.

Этот метод основан lIa том, что высококипящие не смешивающиеся с водой вещества при пропускании через них

водяного пара улетучиваются и вместе конденсируются в

холодильнике.

Температура кипения такой смеси ниже температуры

кипения низкокипящего компонента (воды). С помощью

перегонки с водяным паром удается перегнать при температуре

около 100 ос вещества, кипящие существенно выше (табл. 4).

Таблица 4

	Некото	ые вещества, перегоняемые с водяным паром
	Вещество	Т.КИ~I., ос		Температура	iСодержание
r				перегонки с	вещества	в
				водяным паром,	дистилляте, %
I				ос
I=-Ф_-е_н~~--r--i82,О--+--9-=-~?-,б----!-iо,б---
	Анилин	I __18_4-'..,4_+-__?8,5 ____----ii__2_З-'--,I____--I
	о _~о-~резол	190,1_-+_--::-:-98-::-<,с:-8____-+1__-=-:19-::-,-,сЗ_____
	Н~тР~2..ензол	210,9		99,3	15,3
				56

www.mitht.ru/e-library

rI-Iафталин			99j --	----- -I'--	'4..,..,-:-4-------	J-"
ПБ-оМб-ен-з-о-л--		~~~~+-~9~9~,5-------		~---	6~-1~,О----

Перегонку с ВОДЯНЫМ паром можно проводить как при

атмосферном давлении, так и в вакууме.

Прибор для перегонки с водяным паром изображен на рис.

21_

1

4

8

7

9

V/~ ·

А '1

Рис. 21. Прибор для перегонки с водяным паром: 1 - водомерная трубка; 2 - предохранительная трубка; 3 - пароподводящая трубка; 4 - пароотводящая трубка; 5 -

холодильник Либиха; 6 - алонж; 7 - приемник; 8 - псрегонная колба; 9 - горелки; парообразователь; 11 - тройник; 12 - зажим

Парообразователь представляет собой металлический сосуд, снабженный водомерным стеклом, или плоскодонную коническую колбу с отводной трубкой и длинной стеклянной предохранительной трубкой, доходящей почти до дна. Эта трубка предохраняет систему от резкого повышения давления,

вызванного сильным нагреванием. Обычно при повышении давления вода поднимается по этой трубке, иногда происходит

выброс воды через нее. В этом случае необходимо уменьшить

нагревание, а также проверить, не образовалась ли в системе

пробка вследствие кристаллизации вещества в холодильнике.

57

www.mitht.ru/e-library

Паровик соединяют при помощи резинного шланга с

большой круглодонной колбой с длинным горлом, в которую

предварительно помещают перегоняемое вещество вместе с

небольшим количеством воды. Стеклянная трубка, подводящая в

перегонную колбу пар, должна быть несколько согнута внизу и доходить почти до дна колбы. Колбу наполняют не более чем на

1/3 ее объема и укрепляют ее в штативе наклонно, чтобы

летящие при перегонке вверх брызги не попадали через пароотводную трубку в холодильник. Вторая пароотводная трубка лишь немного выступает из пробки в перегонную колбу. К перегонной колбе присоединяют длинный холодильник, на коние которого находится а..ттонж. Под алонж подставляют приемник. Чтобы количество жидкости в перегонной колбе во время перегонки не слишком увеличивалось, колбу нагревают на

песчаной бане.

Между паровиком и колбой помещаЮl тройник, на боковую

трубку которой надевают короткую резиновую трубку с

винтовым зажимом. Перед нача..'10М работы эту трубку

оставляют открытой.

Выполненне работы. Перегонку проводят следующим

образом: паровик заполняют водой на 2/3 его объема и

нагревают до кипения. Когда вода в паровике закипит, перекрывают резиновую трубку с помощью винтового зажима и

начинают перегонку. Через находящуюся в колбе жидкость должна проходить довольно сильная струя пара. Образующиеся

пары конденсируются в холодильнике и поступают в приемник в

виде эмульсии.

Если вещество осаждается в виде кристаллов в

холодильнике, то на короткое время прекращают подачу воды в

холодильник и пары, идущие из колбы, расплавляют кристаллы.

Перегонку ведут до тех пор, пока из холодильника не начнет вытекать чистая вода. После окончания перегонки сначала

открывают зажим, а затем отключают нагрев, иначе при

охлаждении паровика в нем создается вакуум и жидкость из

перегонной колбы может быть затянута в паровик.

В приемнике после перегонки получают два слоя: воду и

органическое вещество. Жидкое органическое вещество

58

www.mitht.ru/e-library

отделяют от воды в делительной воронке, сушат обычным способом и перегоняют с целью окончательной очистки. Если

же выделяемое вещество является кристаллическим, его

отфильтровывают.

П.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКА3АТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

Для идентификации жидких веществ и проверки их чистоты используют наряду с дflГИМИ физическими константами

показатель преломления nD .

Показатель преломления - величина постоянная для данного

вещества, равная отношению синусов угла падения света на

поверхность раздела сред и угла преломления света:

Показатель преломления сильно зависит от температуры. Повышение температуры на 1 ос, как правило приводит к

уменьшению величины показателя преломления на 0,0005 и

наоборот. Этим правилом можно пользоваться при необходимости сопоставления результата измерения со

справочными данными если определения выполнены при разных

температурах Кроме того, он резко меняется с изменением длины волны света (дисперсия). Обычно показатель

преломления дается для спектральной линии желтого

натриевого пламени (D-линия, 589,3 нм). Температуру и длину

волны (или спектральную линию) отмечают индексами,

например Ор2О (по ГОСТу показатель преломления определяют

при 20 ОС).

Определение показателя преломления осуществляют с помощью рефрактометра типа ИРФ-22 (рис. 22).

Выполнение работы. Работу с ИРФ-22 проводят в следующем порядке. Открывают верхнее полушарие 1

измерительной головки. Протирают смоченной эфиром ватой

гипотенузные грани осветительной А и измерительной Б призм. Дают эфиру испариться. Сильно смачивать эфиром полушария

не следует. Маховичком 2 поворачивают измерительную

головку так, чтобы плоскость нижнего полушария 3

гипотенузная плоскость измерительной призмы приняли

горизонтальное положение. На плоскость измерительной

59

www.mitht.ru/e-library

призмы наносят пипеткой или стеклянной палочкой каплю

исследуемого вещества.

··10-··· s

8

Рис. 22. Рефрактометр ирф - 22

Стеклянная палочка не должна касаться nрuзмы, так как

призма сделана из специального очень мягкого свинцового

стекла. Осторожно закрывают верхнее полушарие измерительной головки. Быстро испаряющиеся жидкости вводят в закрытую головку через специальный боковой паз. Осветительное зеркало 4 устанавливают так, чтобы свет от

источника поступал к осветительной призме и равномерно

освещал поле зрения. Зеркало 5 для освещения шкалы ставят в такое положение, чтобы свет поступал в окошко 6 , освещающее шкалу прибора. Глядя в зрительную трубу 7, фокусируют окуляр 8 так, чтобы шкала прибора (показана на рис. 23) была отчетлива

видна.

Вращая маховичок 2 и наблюдая в окуляр зрительной трубы 8, находят границу раздела света и тени. Если граница света и

тени размыта и окрашена в желто-красный или сине-зеленый

цвет, надо маховичком 9, вращая его в любом направлении, добиться по возможности более четкой границы. С помощью

маховичка 2 точно совмещают границу раздела света и тени с

перекрестием сетки и снять отсчет по шкале показателей преломления с точность до четвертого знака после запятой.

60

www.mitht.ru/e-library