Вакуум-перегонка (перегонка под уменьшенным давлением)

Вакуум-перегонку применяют в тех случаях, когда жидкость при нормальных условиях имеет слишком вы­сокую температуру кипения или когда она при нагрева­нии до высокой температуры подвергается разложению или изменению.

Различают два основных метода перегонки под умень­шенным давлением:

а) перегонка при умеренном вакууме, применяемая чаще всего и более подробно описанная дальше;

б) перегонка в высоком вакууме, применяемая для разгонки органических веществ, имеющих молекуляр­ную массу до 1200, или для низкомолекулярных термиче­ских нестойких веществ.

Уменьшение температуры кипения жидкости и, сле­довательно, перегонки, достигаемое уменьшением дав­ления, способствует сохранению химической индивидуаль­ности перегоняемого вещества. Чем ниже вакуум, созда­ваемый внутри прибора, тем больше уверенности в том, что отделяемое вещество не будет изменяться химически, и тем ниже температура, при которой оно будет перего­няться.

Имеется много органических веществ, которые кипят около 350 °С при 760 мм рт. ст. с разложением, но пере­гоняются без-изменения при 160—210 °С и 10 мм рт. ст., или от 100 до 130 ^СС при 0,01 мм рт. ст., или же от 40 до 60 ^СС при 0,0001 мм рт. ст.

Вакуум можно создать при помощи водоструйного насоса, достижимое разрежение с которым уже указы­валось, или же при помощи специальных вакуум-насосов, создающих высокое разрежение.

Главным требованием при проведении вакуум-пере­гонки является полная герметичность аппаратуры. По­этому наиболее.удобно применять приборы, собранные на шлифах.

Перегонка при умеренном вакууме. Умеренный вакуум может быть достигнут при использовании обычного ла­бораторного водоструйного насоса (см. стр. 331). Прибор для перегонки под вакуумом (рис. 416) состоит из колбы Клайзена, снабженной капилляром и термометром; хо­лодильника; приемника; манометра; стеклянного крана и предохранительной склянки Вульфа (между насосом и манометром).

В качестве соединительных применяют специальные вакуумные резиновые трубки, которые отличаются от обыкновенных тем, что имеются более толстые (2—3 мм) стенки. Наиболее часто в таких приборах применяют ре­зиновые пробки, их полезно слегка смазывать касторовым маслом. Для разгонки при высоких температурах, когда резиновые пробки могут подвергаться термическому раз­ложению, лучше пользоваться пробками из силиконового каучука или стеклянными шлифами, смазанными силико­новой смазкой.

 

48*

При полумикрохимических работах часто применяют видоизмененную колбу Клайзена (рис. 417); особенность колбы заключается в том, что она не шаровидной, а яйце-

Рис. 416. Прибор для перегонки под вакуумом:

/—колба Клайзена'или Арбузова; 2, 4, 6 — пробки; 3 — капилляр; 5 — термо­метр; 7 — холодильник; 8 — приемник; 9 — предохранительная склянка; 10 — манометр; 11 —трехходовой кран.

видной формы и узкой своей частью обращена вниз. Та­кая форма способствует ускоренному нагреванию колбы.

Рис. 417. Видоизме- Рис. 418. Аппарат Брголя.

ненная колба Клай-зена:

При надевании резиновых вакуумных трубок на стек­лянные следует применять смазки, так как иначе можно сломать или трубку, или прибор (когда резиновую ва­куумную трубку присоединяют к нему). В качестве сма­зок часто применяют глицерин, вазелиновое масло и пр.

S6

Однако много удобнее пользоваться силиконовым мас­лом, так как при употреблении его резина не прилипает ни к стеклу, ни к металлу даже при длительном нагрева­нии до 100 "С.

Приемником при вакуум-перегонке может служить аппарат Брюля (рис. 418), сосуд, изображенный на рис. 419, колба Вюрца и т. п.

Рис. 419. Приемник при вакуум-пере­гонке.

Аппарат Брюля представляет собой толсто­стенный стеклянный цилиндр, снабженный хорошо при­тертой крышкой и двумя боковыми ту­бусами: верхним, через который прохо­дит форштос холодильника, и нижним, который соединяется с манометром. Вну­три цилиндра на специальной площадке со стержнем, выходящим через резиновую пробку в крышке, помещают несколько приемников в форме пробирок. Этим стержнем можно поворачивать всю пло­щадку с приемниками, подставляя их по­очередно под холодильник. Резиновая пробка в крышке должна быть хорошо смазана вазелином.

Пробирки еще до начала работы нуме­руют. В аппарат пробирки помещают по порядку номеров и перед перегонкой под форштос холодильника ставят пробирку № 1. При уста­новке пробирок в аппарате нужно следить за тем, что­бы проставленные на них номера были обращены на­ружу.

Приемник (см. рис. 419), применяемый при вакуум-перегонке, представляет собой или круглодонную колбу, снабженную несколькими отростками, к которым присо­единяют на резиновых пробках другие круглодонные колбы, или же широкую трубку с несколькими отростка­ми, к которым также присоединяют колбы. У верхнего конца приемника имеется изогнутая трубка, служащая для соединения с насосом. Через эту трубку воздух отсасывают из прибора.

При перегонке без фракционирования можно приме­нять колбу Вюрца. В этом случае холодильник вставляют ^в горло колбы Вюрца так, чтобы конец его был ниже бо­ковой отводной трубки, к которой присоединяют мано­метр и вакуум-насос. Нужно брать приемники с возмож-

32-117

но меньшим количеством соединений, стремясь, где этА можно, пробки ааменять стеклянными шлифами.

Для измерения разрежения при вакуум-перегонке служит ртутный манометр (рис. 420), который вклю! чают в прибор между приемником и предохранительной склянкой водоструйного насоса. Ртутный манометр пред! ставляет собой дважды изогнутую стеклянную трубку! один конец которой запаян, а другой открыт; запаяннаЯ трубка соединена с открытым коленом капилляра. Открьи

Рис. 420. Манометр ртутный Рис. 421. Краны двух- и треххД
(вакуумметр). довой.

тый конец манометра часто имеет вид тройника. Одй] конец этого тройника присоединяют к прибору, а другой через стеклянный кран, лучше трехходовой (рис. 421), предохранительной склянке насоса. В тех случаях, ког;# манометр не имеет тройника, открытый конец его прА соединяют к концу стеклянного тройника, остальные кои цы которого соединяют с прибором и насосом (см. рис. 416» Непременным условием правильной работы ртутног манометра и получения верных результатов являете! отсутствие в запаянном колене каких бы то ни было елв дов воздуха и механических загрязнений. Новый маномет! нужно внимательно осмотреть. Если в нем будет обнар#

жен пузырек воздуха, его необходимо удалить. Это лег­че всего сделать таким образом.

Соединяют манометр с вакуум-насосом (например, водоструйным) и кладут первый так, чтобы капилляр был немного выше, чем запаянный конец колена. Потом на­чинают откачивать воздух, стремясь получить как можно большее разрежение. Затем очень медленно и осторожно приводят манометр в нормальное положение. Через не­которое время ртуть оторвется от запаянного конца, пу­зырек же вытолкнется и ртуть в обоих коленах соединит­ся. Иногда такую операцию приходится повторять несколь­ко раз, прежде чем удается удалить пузырек.

Очень внимательно нужно осматривать уже работав­шие манометры, так как иногда в капилляр или запаян­ное колено вместе с ртутью проОиваются и пузырьки воз­духа. Это случается при неосторожной работе, когда, по окончании перегонки, в аппарат впускают воздух, сразу полностью открыв кран. При обнаружении пузырьков воз­духа в работавшем манометре его отделяют от подставки и стремятся удалить воздух по описанному выше спосо­бу. Если пузырек воздуха таким путем не удалится, то это указывает на загрязнение внутренних стенок мано­метра. Тогда нужно вскрыть запаянное колено, хорошо промыть и вычистить манометр, снова запаять его и толь­ко после этого заполнять ртутью, которую следует также предварительно очистить самым тщательным образом. Наполнение манометра ртутью является очень трудной операцией и ее лучше поручать специалисту.

Манометр снабжен подвижной шкалой, посредине которой находится нуль, а от него вверх и вниз идут де­ления. Эта шкала служит для измерения давления в мил­лиметрах ртутного столба. Нулевое деление ставят на уровне ртути в открытом колене, и число, стоящее про­тив уровня ртути в другом колене (запаянном), показы­вает давление в приборе.

Когда прибор для вакуум-перегонки собран на проб­ках, а не на шлифах, необходимо проверить его герметич­ность, т. е. посмотреть, создается ли в приборе нужное разрежение. Если разрежение не достигается, проверяют все места соединений, более плотно вставляют пробки, более глубоко надевают резиновые трубки и т. д. Если же и это не достигает цели, то как крайнюю меру можно рекомендовать замазать соединения.

 

32*

Замазывать можно вазелином или заливать парафи-1 ном, лаками и т. д. Хорошие результаты дает замазка,! состоящая из 70 ч. вазелина и 30 ч. парафина. Оба этихИ вещества смешивают при нагревании, и остывшую за-Я мазку применяют для работы. Можно рекомендовать так-Я же сплав воска с канифолью, который используется толь* ко в расплавленном виде. Соотношение между воском и! канифолью обычно около 1:1, но его можно менять по I желанию. Перед заливкой замазку расплавляют в ме-1 таллическои ложке и из нее уже заливают места соединив нии. Замазка плавится около 55 °С и затвердевает околсИ 45—47 °С. Можно пользоваться для этой цели и другим» замазками (см. гл. 26 «Некоторые полезные рецепты»). I Хотя замазывание мест соединения и достигает цели, J но к нему следует прибегать только в крайнем случае. I Вообще же нужно стремиться тщательно подгонять проб- I ки, применяя только такие, которые дают плотное соеди- I нение. Поэтому важно сохранять однажды подобранные I к прибору пробки.

Когда перегонка закончена, прежде всего прекращают I нагревание. Затем закрывают стеклянный кран, идущий I к насосу. После этого несколько приоткрывают винтовой ] зажим, который зажимает резиновую трубку на капил- I лярной трубке колбы Клайзена, и дают воздуху прони- I кнуть внутрь прибора. Силу просасывания воздуха конИ тролируют по поступлению его в колбу Клайзена и пЛ манометру, причем ртуть должна медленно переходить из открытого колена в закрытое. Если впустить сразу многв воздуха, ртуть может пробить запаянное колено, и мано- I метр выйдет из строя; кроме того, возможно разбрызги- I вание остатков жидкости в перегонной колбе и загрязЯ нение ими дистиллята. Когда поступление воздуха пол­ностью прекратится и манометр придет в свое нормальное положение, можно приступить к разборке аппарата. I Прежде всего отнимают приемник, затем колбу Клайзена. Из колбы осторожно вынимают сначала термометр, а затем капилляр.

Для создания вакуума, кроме водоструйного насоса, иногда применяют масляные вакуум-насосы (см. рис. 314). При помощи этих насосов можно получить бо­лее высокую степень разрежения по сравнению с разреже­нием, создаваемым водоструйными насосами. Они рабо­тают от мотора, занимают мало места и удобны в обраще-

нии. Нужно только следить за тем, чтобы в них всегда было масло, и время от времени проверять их.

При работе с органическими веществами пары их не­избежно поглощаются маслом и загрязняюг его, поэтому необходимо периодически менять масло. Частота смены масла зависит от того, как долго работает насос. Если работа проводится ежедневно и подолгу, масло меняют приблизительно через каждые 15—20 дней. Если же ра­бота проводится редко или ежедневно, но не долго, то менять масло можно через 1,5—2 месяца. Целесообразно перед насосом поставить поглотительные колонки с акти­вированным углем и натронной известью. Поглотители следует менять по мере необходимости; масло при этом сохраняется чистым значительно дольше.

Эти масляные вакуум-насосы можно применять так­же и при фильтровании. При некоторой переделке их можно превратить в нагнетательные насосы.

Перегонка при высоком вакууме (молекулярная, или прямая, перегонка). Обычная вакуум-перегонка, когда разрежение создается водоструйным насосом, произво­дится при относительно невысоком вакууме, порядка 5—10 мм рт. ст. Однако имеется много веществ, перегон­ка которых протекает с разложением даже при таком ва­кууме. В этих случаях применяют молекулярную пере­гонку. Она представляет собой процесс разделения преиму­щественно жидких смесей путем свободного испарения в вакууме порядка Ю^-3—10~⁴ мм рт. ст. при темпера­туре, значительно ниже их температуры разложения. Указанный процесс проводится, если поверхности испа­рения и конденсации расположены на расстоянии, мень­шем длины свободного пробега молекул перегоняемого вещества (20—30 мм). Как изменяется средняя свободная длина пробега молекул в зависимости от давления видно из следующего примера:

.,. „ Средняя длина

Молекулярный Давление свободного пробега

вес мм рт. ст. _мм

3-10-³ 25

l-10-s 50

Метод молекулярной, или прямой, перегонки приобре­тает особенную важность при работе с высококипящими веществами, чувствительными к нагреванию, т. е. терми-

чески нестойкими, легко распадающимися еще до дости­жения температуры кипения. Для перегонки неоргани­ческих веществ этот метод используется редко.

Молекулярная перегонка позволяет осуществлять только два процесса: очистку веществ и отделение их от нелетучих примесей смолистого характера.

Для проведения указанной перегонки предложено много различных аппаратов, как одноступенчатых, так и многоступенчатых. В основе работы многих приборов для молекулярной перегонки лежит принцип пленочного испарения, когда очищаемое вещество поступает в виде пленки толщиной от 0,1 до 1 мм. Такой прием наиболее удачен. Испарение с поверхности пленки, как уже ука­зывалось, происходит быстрее, чем из массы, и находится в обратной зависимости от толщины пленки. Кроме того, пленку в случае необходимости легче нагревать и выдер­живать при нужной температуре. Полученные фракции можно подвергнуть повторной перегонке с целью получе­ния более тщательно очищенного продукта.

Вакуум порядка 10^_3—Ю^-5 мм рт. ст. достигается при помощи двухступенчатого масляно-диффузионного насоса, составляющего часть прибора и присоединяемого к масляно-воздушному насосу, желательно также двух­ступенчатому. Масляно-диффузионный насос имеет при­способление для нагревания электричеством.

Производительность установок или приборов для мо­лекулярной или прямой перегонки редко бывает выше 10—20 см³1ч.

Одним из удачных приборов для молекулярной пере­гонки является испаритель, показанный на рис. 422. При работе с любым прибором для молекулярной перегонки прежде всего следует освободить перегоняемое вещество ог растворенных в нем газов и легколетучих веществ. Если этого не сделать, может произойти вспенивание, что за­труднит перегонку или сделает ее совершенно невозмож­ной. В некоторых установках приспособление для удале-J ния газа сконструировано наподобие теплообменника, в который вводят вещество через капельную воронку или капилляр.

На рис. 423 показан лабораторный аппарат, с помощью которого повышение избирательности достигается много­кратным испарением. Аппарат медленно вращается по оси симметрии. Вещество, находящееся в зоне 2, при

этом полностью испаряется. После конденсации в пер­вом участке холодильника, оно попадает во второй уча­сток испарителя. Этот процесс повторяется до тех пор, пока дистиллят соберется в зоне 7.

Для получения несколь­
ких фракций приборы для
молекулярной дистилляции
иногда устраиваются так,
что остаток от одной дистил­
ляции подвергается еще раз
перегонке при более высокой
температуре. Чтобы осущест­
вить этот процесс, в прибор
встраивают циркуляционный
насос, с помощью которого
остаток можно вновь пере­
качать вверх. На рис. 424
показан прибор, в котором
процесс повторяется в ре­
зультате того, что аппарат в
необходимый момент пере­
ворачивается. Этот процесс _{Рис 422} испаритель для мо-
можно повторять многократ- лекулярной перегонки.

но. При другом методе не­сколько испарителей поме­щают один за другим, причем остаток переходит от аппарата к аппарату и подвергается воздействию более высокой температуры перегонки.

О перегонке под вакуумом нужно помнить следующее: 1. Собирая прибор, надо хорошо подобрать пробки, обя­зательно резиновые. Убедившись, что прибор собран пра-

г г з б

I i

Рис. 423. Десятиступенчатый прибор для молекулярной перегонки:

/ — сцепление с приводным мотором; 2 — место поступления продукта; 3 — испаритель 4 — разделитель; 5 — лучевой на­греватель; 6 — десятиступенчатый конденсатор; 7 — место выхо­да продукта.

воз

вильно, надо вымыть отдельные части его (колбу, холо­дильник и приемники), тщательно высушить и вновь соб­рать окончательно.

2. Прежде чем нагревать колбу Клайзена, следует проверить, какое разрежение получается при работе вакуум-насоса. Если будет замечено, что ртуть в запаянном колене мано­метра не опускается или не удается достигнуть нужного разрежения, про­веряют места соединений и уплотня­ют те из них, через которые прохо­дит воздух.

3. Температуру надо поднимать
медленно. Чем медленнее идет пере­
гонка, тем лучше. В приемник долж­
но капать не больше одной капли в
секунду, лучше — даже реже.

4. По окончании перегонки отклю­
чают прибор от вакуум-насоса. Затем
очень осторожно и возможно медленнее
впускают воздух. При этом следует на­
блюдать за манометром. Ртуть в левом
колене должна подниматься медленно.
Когда она заполнит все колено, воз-
Рис. 424. Прибор дух можно впускать смелее, но не
для молекулярной сразу

перегонки. ^ j-^ разборке прибора прежде все-

го отделяют приемник, а затем колбу Клайзена; из последней сразу же вынимают термометр и капилляр.

6. При фракционной перегонке нельзя путать фрак­ции.

7. Если работа ведется с дефлегматором, надо быть осторожным, чтобы не сломать его.

8. За работой масляного вакуум-насоса нужно по­стоянно следить.

ПЕРЕГОНКА С ВОДЯНЫМ ПАРОМ

Перегонка с водяным паром имеет преимущество переде обычной перегонкой в том, что она может быть избира-1 тельной, так как одни нерастворимые вещества перего-л няются с паром, другие не перегоняются, некоторые же!

из веществ перегоняются настолько медленно, что пред­ставляется возможным провести четкое разделение их. Эти особенности и преимущества перегонки с водяным паром позволяют, например, разгонять природные мас­ла и смолы на фракции, одни из которых перегоняются с водяным паром, а другие — нет.

Используя перегонку с водяным паром, можно реге­нерировать нелетучие твердые вещества из их растворов в высококипящих растворителях, таких, например, как

Рис. 425. Прибор для перегонки с водяным Рис. 426. Парооб-
паром: раэователь.

/ — приемник; 2 — холодильник с двойным охлаждением (внутренним и наружным); 3 — кол­ба с насадкой для перегонки с паром; 4 — во­доотделитель; 5 — сток в канализацию.

нитробензол (темп. кип. 210 °С). Вещества, нелетучие с во­дяным паром, можно очистить от следов растворителей при сравнительно низкой температуре описанным выше приемом.

Для проведения этой операции собирают аппарат (рис. 425), состоящий из парообразователя (паровичка), водоотделителя, перегонной колбы, холодильника и прием­ника.

Парообразователем, который называют также и па­ровичком, служит обычно металлический сосуд (рис. 426). Он имеет водомерную трубку, пароотводную трубку и горло. Паровичок заполняют водой приблизи­тельно на ²/з—*/г ^его объема. В горло вставляют пробку, снабженную стеклянной трубкой, один конец которой опускают почти до дна паровичка, а другой выходит на­ружу. Длина наружного конца трубки должна быть не менее 50 см. Назначение этой трубки — предохранить

 

 

от резкого повышения давления, вызываемого сильным нагреванием. Как только давление повысится, вода под­нимется по этой трубке и может даже выброситься нару­жу; в этом случае огонь следует убавить. Нагревают па­ровичок без сетки. Пароотводная трубка соединяется резиновой трубкой с перегонной колбой.

Недостатком обычных паровичков является то, что в них время от времени надо добавлять свежую воду. При длительных работах это представляет неудобство, так как для добавления воды нужно прекращать пере­гонку, отъединять паровичок и затем снова собирать всю систему. Более удобны лабораторные парообразователи непрерывного действия.

Если в лаборатории нет описанного паровичка, его можно изготовить, использовав для этой цели жестяной или из оцинкован­ного железа бидон. В его горло вставляют пробку с двумя отвер­стиями: одно — для предохранительной трубки, другое — для пароотводной. В качестве парообразователя может быть также использована круглодонная колба емкостью не менее 1,5—2 л.

Пробку во всех случаях следует привязывать к горлу.

Пар, поступающий из паровичка, очень влажен, и перегонная колба может быстро заполниться водой, по­этому необходимо применять водоотделитель или брызго-улавливатель. Из предложенных для этой цели приспо­соблений укажем на простейшие, которые легче всего изготовить в лаборатории. В приборе, приведенном на рис. 426, водоотделителем служит низкогорлая колба ем­костью 250. мл. В горло колбы вставляют резиновую проб­ку с тремя отверстиями, в которые вставляют трубки: для подачи влажного пара из паровичка, для отвода обезвоженного пара в перегонную колбу и для периоди­ческого спускания накопившейся в колбе воды. Спуск проводят, открывая зажим на резиновой трубке, наде­той на стеклянную водосливную трубку.

На рис. 427 показан водоотделитель, изготовленный из аллонжа подходящего размера. Устройство приспо­собления видно из рисунка и не требует особых поясне­ний.

В качестве перегонной колбы можно применять или колбу Вюрца (соответствующих размеров), или же обыч­ную круглодонную колбу.

В горло колбы Вюрца вставляют хорошо пригнанную пробку, через которую проходит стеклянная трубка;

нижний конец ее доходит почти до дна, а верхний изо­гнут под прямым углом и служит для соединения посред­ством резиновой трубки с парообразователем.

Если в качестве перегонной колбы взята обычная круг­лодонная колба, в пробке просверливают два отверстия: одно для трубки, соединенной с паровичком и доходящей почти до дна колбы, другое — для пароотводной трубки, изогнутой под острым углом. Пароотводная трубка соеди­няется с холодильником. Смесь, подлежащую перегонке, наливают в колбу не больше чем на половину ее объема; перед перегонкой ее подогревают.

Рис. 427. Водоотделитель из аллонжа.

На конец холодильника (см. рис. 427) насаживают аллонж (стр. 70). Приемником могут служить стакан, колба, мерный цилиндр и т. д.

Вначале паровичок отъединяют от перегонной колбы и нагревают. Когда начнется кипение, паровичок соеди­няют резиновой трубкой с перегонной колбой. Последнюю, как уже указывалось, перед перегонкой нагревают почти до кипения жидкости. Это необходимо потому, что в про­тивном случае пары воды, поступающие в перегонную кол­бу, будут охлаждаться и конденсироваться, увеличивая объем жидкости. Если же смесь предварительно нагреть, то перегонка начинается сразу же и объем жидкости почти не изменяется. Это подогревание нужно продолжать во все время перегонки. В приемник будет поступать эмуль­сия, которая при стоянии расслоится, и нужное вещество (в зависимости, от его плотности) будет собираться в виде слоя сверху или снизу.

В некоторых случаях, например при перегонке с во­дяным паром эфирных масел или аналогичных веществ, в качестве приемника применяют так называемую фло­рентийскую склянку (рис. 428). Принцип ее устройства очень прост. При перегонке с водяным паром дистиллят, содержащий масло, через воронку стекает в склянку. По мере накопления дистиллята происходит отделение воды от масла, собирающегося сверху замет­ным слоем. Когда этот слой дойдет до уровня верхней трубки, масло будет стекать по ней в поставленный при­емник, а перегонные воды будут удаляться через нижнюю

Рис. 428. Флорентийская склян- Рис. 429. Флорентийская склян­
ка для отделения жидкостей ка для отделения жидкостей
с плотностью меньшей, чем с плотностью большей, чем
плотность воды. плотность воды.

трубку. Необходимо лишь, чтобы при монтировании прибора обе сливные трубки находились на определенном уровне, при котором в верхнюю трубку не попадали бы перегонные воды.

Кроме флорентийских склянок, предназначенных для жидких веществ с плотностью меньшей, чем у воды, имеют­ся и такие, которые предназначены для веществ с плот­ностью большей, чем у воды (рис. 429).

Перегонку заканчивают, когда из холодильника начнет поступать чистая вода.

В некоторых случаях перегонку нужно проводить пе­регретым паром. Тогда между паровичком и перегонной колбой ставят так называемые пароперегреватели (см. стр. 222).

Когда перегонка закончена, отделяют перегонную колбу от парообразователя и затем гасят горелки. Если

это'О не сделать, то при охлаждении парообразователя _в цсм создается вакуум и жидкость из перегонной колбы может проникнуть в паровичок.

Рис. 430. Схема обору­дования пробки паро­вичка.

Соединение и разъединение паровичка с перегонной колбой сопряжены с возможностью ожога. Для преду­преждения этого можно соответствующим образом обору­довать пробку паровика (рис. 430). В некоторых случаях, кроме предохранительной и отводной трубки, в пробку вставляют еще третью трубку (рис. 430, а). Она входит в паровичок на 1—2 см от нижнего основания пробки;-на наружный конец ее надевают резиновую трубку, за­крывающуюся зажимом Мора или Гофмана. Перед началом перегон­ки эта трубка должна быть от­крыта. Когда вода начнет кипеть, трубку закрывают. После оконча­ния перегонки, до разъединения прибора, трубку вновь открыва­ют. Таким образом давление во всем приборе уравнивается и ис­ключается опасность перебрасы­вания жидкости из перегонной колбы. Иногда пробку парович­ка оборудуют так, как показано на рис. 430, б.

При пользовании прибором типа, приведенного на рис. 425, после окончания перегонки можно просто открыть за­жим, имеющийся на сточной резиновой трубке водоот­делителя. Тогда пар в колбу уже не пойдет, и опасность переброски жидкости из перегонной колбы будет пред­отвращена.

Перегон, состоящий из двух слоев, разделяют при по­мощи делительной воронки. Перелив в неё перегон, дают постоять ему некоторое время, пока не произойдет рас­слоение. Затем, открыв пробку, осторожно поворачивают крап и дают стечь нижнему слою жидкости в какой-нибудь сосуд. Как только верхний слой дойдет до крана, послед­ний сразу закрывают. Дают воронке постоять некоторое время (5—10 мин), в результате чего на дне ее может соб­раться еще некоторое количество жидкости с большей плотностью, ее снова выпускают через кран. Иногда эту операцию приходится повторять два-три раза. После это-

го жидкость, находящуюся в воронке, выливают через верхнее отверстие в тот или иной сосуд.

Иногда случается, что полное расслоение не происхо­дит даже по истечении длительного времени и некоторое количество отделяемого вещества остается в воде в виде тонкой эмульсии. Тогда, после отделения главной массы вещества, наливают воду в делительную воронку и остаток • вещества экстрагируют из воды каким-либо растворите­лем (например, эфиром). После этого отделяют эфирный слой, отгоняют эфир и добавляют полученное вещества к основной его массе.

В тех случаях, когда плотность отделяемого вещества? меньше 1, для разрушения стойких эмульсий можно добав-лягь к воде поваренную соль до образования насыщен-j ного раствора. При этом плотность водного раствора уве-< личивается до 1,2 и таким путем создается большая раз-i ность плотностей разделяемых жидкостей, что способст­вует более быстрому их разделению.

Необходимо при этом помнить, что жидкость с плот-) ностью большей, чем единица (и меньшей 1,2), будут то-4 нуть в Чистой воде и всплывать в насыщенном раствора поваренной соли. Начинающие работники часто не обра-4 щают на это внимания и принимают водный слой за ота деляемую жидкость.

В случае жидкостей с плотностью больше единицы вы-j саливание может даже увеличить стойкость эмульсий,! Относительно уменьшения растворимости веществ в водном растворе соли см. гл. 13 «Экстракция».

При высаливании для разрушения эмульсий нужно применять очищенную, а не техническую поваренную! соль. Последняя содержит некоторые загрязнения, спо-1 собствующие образованию стойких эмульсий.

Перегонять с водяным паром можно не только жидкие вещества, но и кристаллические. При перегонке таких! веществ с водяным паром нужно внимательно следить, что-1 бы форштос холодильника не слишком забивался кри-1 сталлами, выделяющимися при охлаждении паров. Если! это случилось, очистить холодильник от кристаллов мож-1 но двумя способами. Во-первых, длинной проволокой col стороны приемника. Предварительно нужно заготовить кусок чистой проволоки длиной, на 10— 15 см превышаю-! щей длину форштоса. Тот конец проволоки, который вво-1 дят в холодильник, следует загнуть. Это делают не тольк«|

для удобства, но и в целях предохранения форштоса от царапин. Во-вторых, можно временно прекратить пропу­скание воды через холодильник. Однако это возможно только тогда, когда температура плавления вещества менее 100 °С. Если форштос холодильника забился кри­сталлами высокоплавкого вещества, после окончания перегонки через него пропускают органический раство­ритель. Получаемый раствор собирают, а затем отгоняют растворитель.

В ряде случаев имеет смысл применять холодильник Либиха с возможно широким форштосом или вместо хо­лодильника использовать охлаждаемую водой колбу, в которую поступают пары из перегонной колбы. Эта колба должна быть большей емкостью, чем перегонная.

Конец перегонки определяют по прекращению обра­зования новых кристаллов на стенках холодильника; оставшиеся кристаллы смывают паром, для этого после окончания перегонки пропускают пар через холодильник еще в течение нескольких минут.

Когда в форштосе холодильника не останется кри­сталлов, приемник с перегоном полезно охладить в сне­гу или иным путем, чтобы ускорить выделение кристал­лов. После этого жидкость фильтруют, а кристаллы су­шат на фильтровальной бумаге или отжимают на шамот­ной пористой тарелке.

Если кристаллическое вещество частично растворимо в воде, то после отделения кристаллов перегон выливают в делительную воронку соответствующей емкости и до­бавляют подходящий органический растворитель. Полу­ченный экстракт обрабатывают, как обычно.

СУБЛИМАЦИЯ ИЛИ ВОЗГОНКА

Некоторые твердые неорганические и органические вещества обладают способностью при нагревании испа­ряться, не плавясь. При охлаждении паров таких ве­ществ они переходят из газообразного в твердое состоя­ние, минуя жидкую фазу. Этим свойством пользуются для очистки веществ. Сама операция называется воз­гонкой, или сублимацией.

Сублимацию, как и перегонку, можно проводить при обычном давлении или при уменьшении давления (ва­куум-сублимация). Ниже рассматриваются случаи суб­лимации только при обычном давлении.

 

Из веществ, которые можно очистить сублимацией^ следует назвать: иод, серу, окиси мышьяка, хлористым аммоний и др.

В лабораториях чаще всего приходится возгонять иод> Устройство для возгонки небольших количеств вещества очень простое. Это — тонкостенный стакан, поставлена ный на песочную баню так, чтобы дно его было погружен* в песок на 1—2 см. Стакан сверху накрывают часовыЛ стеклом, причем выпуклая сторона его должна быть обра! щена внутрь стакана (рис. 431). При осторожном нагре|

Рис. 431. Простейшее устройство Рис. 432. Прибор для
для возгонки: возгонки.

/ — часовое стекло; 2 — стакан; 3 — тер­мометр; 4 — песочная баня.

вании иод возгоняется и на часовом стекле собираются! игольчатые кристаллы.

Технический иод перед возгонкой следует смешать с KI и СаО. Обычно на 6 частей продажного иода следует брать! 1 часть KI и 2 части СаО, затем смесь растирают и субли-j мир уют.

Иногда, для улучшения охлаждения, на часовое стек­ло наливают холодную воду или кладут небольшие ку-, сочки льда.

Значительно удобнее работать с аппаратом, устроен-I ным по типу холодильников, т. е. с постоянным током! холодной воды. Один из аппаратов такого типа изобра-1 жен на рис. 432.

Одну трубку прибора присоединяют к водопроводному крану, а другая трубка служит для отвода воды; на нее следует надеть резиновую трубку и отвести ее к ракови-f

не или водосливу. Ток воды устанавливают не очень силь­ный.

Обычно иод для надежности возгоняют дважды. После вторичной возгонки препарат получается очень чистым, если его не загрязнить при снимании кристаллов со стек­ла. Кристаллы иода снимать при помощи металлического шпателя или ножа нельзя, так как иод взаимодействует с большинством металлов. Возогнанный иод с часово­го стекла или с аппарата для воз­гонки следует счищать стеклянной лопаточкой.

Аналогичным образом можно возо-гнать и другие вещества, упомянутые выше.

Рис. 433. Прибор для возгонки нода: I — трубка из фар­ фора; 2 — лампа; 3 — стакан; 4 — кол­ ба-холодильник.

Очень удобный прибор для возгон­ки иода изображен на рис. 433. Нагре­вание в нем проводят при помощи элек­трической лампы накаливания мощно­стью около 100 вт. Эту лампу 2 вста­вляют в трубку / из асбоцемента или фарфора. В открытый конец трубки вставляют тонкостенный химический стакан 3, на дно которого помещают нужное количество иода, подлежаще­го очистке. Стакан закрывают специ­альной колбой-холодильником 4. Хо­лодная вода поступает в левую трубку колбы и выходит через правую.

При необходимости возогнать большое количество ка­кого-либо вещества аппаратуру соответствующим образом изменяют. Обычно в пособиях по препаративной химии приводится описание аппаратов для каждого отдельного случая.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Более подробно о перегонке см. Крель Э., Руководство по лабораторной ректификации, Издатинлит, 1960; Перегонка, Сборник под ред. А. Вайсбергера, Издатинлит, 1954; Розен-г а р т М. П., Техника лабораторной перегонки и ректификации, Госхимнздат, 1951; Юрьев Ю. К., Практические работы по органической химии, вып. 11, Изд. МГУ, 1957.

О дистилляции в шариковом холодильнике см. S t e i п е г К., Studer H., Glas-'u. Instr.- Techn., 5, № 6, 201—202, 204 (1961); РЖХим, 1962, реф. 2Е86.

33—117

Об автоматическом устройстве для фракционной дистилляций см. Ч ж о у Ж у й-к а н, Shiyeu lianzhi, № 13, 12 (1959); РЖХим I960, № 19, 163, реф. 77204.

О полностью автоматизированной лабораторной установке фракционной дистилляции см. Col 1 е г s о n R., Grant D., Chem. a. lnd., № 2, 74 (1963)