Günlük yaşamda ve endüstride temizlik maddeleri için yöntemler. Kimyasalları temizlemenin yolları

kaynama, donma vb. Kimyasal test yöntemleri kimyasal reaksiyonlara dayalı olup kalitatif analiz yöntemleridir.

Standarda göre (hangi GOST?), saflık derecesine göre, reaktifler aşağıdakilere ayrılır:

a) kimyasal olarak saf (kimyasal olarak saf), b) analiz için saf (analitik derece), c) saf (kimyasal olarak saf) ve diğerleri.

Organik kimyadaki laboratuvar çalışmaları için kimyasal olarak saf olarak etiketlenmiş maddeler kullanılır. ve h.d.a.

4.1 Katıların saflaştırılması

Katıların safsızlıklardan arındırılması, daha genel bir problemin özel bir durumudur - organik bileşiklerin katı karışımlarının ayrılması. Katı karışımların çeşitli ayırma ve saflaştırma yöntemleri kullanılır, yöntemin seçimi, ayırmaya veya saflaştırmaya tabi tutulan maddelerin özelliklerine, safsızlıkların doğasına, gerekli saflık derecesine ve ayrıca yöntemin etkinliğine göre belirlenir.

Katıların saflaştırılması ve ayrılması, çeşitli damıtma türleri (basit damıtma, vakumlu damıtma, buharla damıtma) ve ayrıca süblimasyon kullanılarak gerçekleştirilebilir. Farklı sınıflara ait organik bileşikler farklı çözünürlüğe sahiptir. Bu özellik, organik maddeleri kristalleştirme, özellikle fraksiyonel kristalleştirme yoluyla saflaştırmak ve ayırmak için kullanılır.

4.1.1 Kristalizasyon

Kristalleşme, bir çözelti, eriyik veya gaz fazından kristallerin oluşumu ve büyümesi işlemidir. Kristalleştirme veya yeniden kristalleştirme, katı bir maddenin belirli bir çözücü içinde ısıtılarak çözüldüğü, sıcak çözeltinin çözünmeyen safsızlıklardan süzüldüğü ve daha sonra ana maddenin soğutularak kristalleştirildiği, çökelen kristallerin filtrelendiği bir işlemdir. Erime noktasının belirlenmesi ve kromatografik yöntemlerle kontrol (örneğin, TLC - ince tabaka kromatografisi - bkz. paragraf 4.4.3), elde edilen maddenin saflığının değerlendirilmesini kolaylaştırır.

Saf bir madde elde etmek için, sabit bir erime noktasına sahip bir madde elde edilene kadar yeniden kristalleştirme birkaç kez tekrarlanır, yani. müteakip kristalizasyon sırasında değişmez.

Yeniden kristalleştirmenin bir sonucu olarak, katıların diğer saflaştırma yöntemlerine kıyasla en saf ürün elde edilir, ancak aynı zamanda ana likörde nispeten büyük madde kayıpları ile ilişkilidir. Bu nedenle, kimyagerin üründen en yüksek verimi elde etme göreviyle karşı karşıya kaldığı durumlarda, diğer saflaştırma yöntemleri kullanılmalıdır - normal veya düşük basınçta damıtma, buharla damıtma, vb. Bazen bu tür damıtmalar, ön saflaştırmayı gerçekleştirmeyi mümkün kılar. .

Kristalleştirme için ana ekipman: yuvarlak dipli şişe; ters buzdolabı; uygun ısı transfer ortamı ile banyo yapın.

Çözeltiden yeniden kristalleştirme yöntemi, katı bileşiklerin sıcak çözücülerdeki çözünürlüğünün soğuk olanlardan çok daha yüksek olmasına ve aynı çözücüdeki maddelerin çözünürlüğündeki farka dayanmaktadır. Bu nedenle çözücü seçimi önemlidir.

solvent seçimi

Bir katıyı yeniden kristalleştirme yoluyla saflaştırmak için kullanılan çözücü aşağıdaki temel gereklilikleri karşılamalıdır:

∙ kirleri iyi çözün. Saflaştırma daha iyi sonuçlar verir, saflaştırılmış madde ve safsızlıkların çözünürlüğündeki fark ne kadar büyükse;

∙ saflaştırılacak madde soğukta seçilen çözücüde az çözünür olmalıdır. Aksi halde rahimdeki maddenin kaybı

nom çözümü harika olacak;

∙ saflaştırılacak maddenin çözünürlüğü keskin bir şekilde artmalıdır

İle sıcaklıkta artış;

∙ çözücü kristalize madde ile reaksiyona girmemelidir

özellik, kararlı kristallerin oluşumunu teşvik etmeli ve yıkama ve kurutma sırasında kristallerin yüzeyinden kolayca çıkarılmalıdır;

∙ Çözücünün kaynama noktası, maddenin erime noktasının altında olmalıdır. en az 30 ºС ile yeniden kristalleştirilmesi gereken. Bu sıcaklık aralığı ihlal edilirse, madde kural olarak yağ şeklinde salınır.

En iyi kristal çekirdek oluşumu için sıcaklık, kristalleşen bileşiğin erime noktasının yaklaşık 100 ºС üzerinde ve en iyi kristal büyümesi için 50 ºС altında bulunur.

Literatürde çözünürlüğe ilişkin herhangi bir verinin bulunmadığı durumlarda, çözücü seçimi, çözünenin yapısı ile çözücü arasındaki iyi bilinen ilişki dikkate alınarak ampirik olarak yapılır: "benzer benzerde çözülür." Örneğin, hidrokarbonlar genellikle hidrokarbon çözücülerde (benzen, toluen, karbon tetraklorür vb.), hidroksil grupları içeren bileşiklerde (düşük alkoller, fenoller, karboksilik asitler ve diğer maddeler) suda ve alkolde kolayca çözünür. Daha genel olarak, bu kural şuna benzer: polar bileşikler su, alkoller, ketonlar, asitler gibi polar çözücülerde çözünür ve benzen, karbon tetraklorür vb. gibi polar olmayan çözücülerde çok daha az çözünür.

Bu kural yalnızca basit yapıdaki maddeler için geçerlidir, karmaşık bileşikler için her zaman gözlenmez. Bir maddenin çözünürlüğü bu durumlarda farklı fonksiyonel grupların mevcudiyeti, bunların sayısı, molekül ağırlığı ve diğer faktörlerden etkilenir. Çözücünün nihai seçimi yalnızca ampirik olarak yapılabilir.

Yeniden kristalleştirme için çözücü seçiminin yapılması

Spatulanın ucu ile maddeden numune alınır, deney tüpüne konur ve üzerine belli miktarda çözücü eklenir. Madde zaten soğukta çözülürse, bu çözücü yeniden kristalleştirme için uygun değildir. Madde soğukta zayıf bir şekilde çözünürse veya hiç çözünmezse, test tüpü ısıtılmış bir su banyosunda (çözücünün kaynama noktası 100 ºС'den azdır) veya çözücü ise elektrikli ocakta kaynama noktasına kadar ısıtılır. sudur. Gerekirse, maddenin tamamen çözünmesini sağlamak için test tüpüne biraz daha çözücü ekleyin.

Bir madde sıcak doymuş bir çözelti soğutulduğunda kristalleşiyorsa veya tersine ısıtıldığında bile çözünmez veya az çözünürse, bu çözücü yeniden kristalleştirme amaçları için uygun değildir.

Test tüpünü soğuttuktan sonra çözeltiden kristaller düşerse, çözücü kristalleşme için uygundur. Bir çözücünün uygunluğu için daha doğru bir kriter, oluşan kristallerin erime sıcaklığıdır. Kristalleşen maddenin erime noktası biliniyorsa seçilen çözücüden çökelen kristallerin de erime noktası aynı olmalıdır. Bir maddenin erime noktası bilinmiyorsa uygunluk kriteri

çözücü, tekrarlanan kristalleşmeler sırasında kristallerin erime sıcaklıklarının sabitliğidir.

Kristalizasyon sırasında çözücü olarak en sık su, etil ve metil alkoller, aseton, petrol eteri, kloroform, buzlu asetik asit, etil asetat, toluen, ksilen kullanılır.

Uçucu çözücüler (dietil eter, alkol, aseton vb.) kullanıldığında, çözündürme işlemi çok dikkatli yapılmalıdır. . Yakındaki ısıtma cihazları veya açık ateş kaynakları söndürülmeli ve kapatılmalıdır.

Yeniden kristalleştirme için ayrı bir çözücü seçmenin mümkün olmadığı durumlarda, iki ve bazen üç çözücüden oluşan karışımlar kullanılır. Bunu yapmak için, madde içinde çok kolay çözündüğü bir çözücü içinde eritilir ve elde edilen çözeltiye, kararlı bir bulanıklık oluşana kadar bu maddeyi zayıf bir şekilde çözen sıcak bir çözücü damla damla eklenir. Bu karışım berrak bir çözelti elde edilene kadar ısıtılır ve kristalleşmesine izin verilir. Birlikte kullanılan solventler birbirleriyle her bakımdan karışabilir olmalıdır. Çoğu durumda, aşağıdaki karışımlar kullanılır: alkol-su, alkol-benzen, alkol-buzlu asetik asit, aseton-su, eter-aseton-benzen, kloroform-petrol eteri, vb.

Kristalizasyondan sonra kristaller süzülür, kurutulur ve tartılır. Saflaştırılacak maddenin veriminin düşük olması, kullanılan çözücünün ideal olmadığını veya fazla alındığını gösterir. Bu gibi durumlarda, fazla çözücü bir döner buharlaştırıcıda çıkarıldıktan ve kalan çözelti soğutulduktan sonra süzüntüden (ana likör) ek kristaller izole edilebilir. Kural olarak, maddenin bu müteakip kısımları daha önce izole edilenlerden daha az saftır.

kristalleşmenin gerçekleştirilmesi

Yeniden kristalleştirmeyi gerçekleştirmek için, geri akış kondansatörü ile donatılmış bir şişeye az miktarda çalışma maddesi yerleştirilir (Şekil 35). Çözelti kaynatıldığında sıvının aşırı ısınmasını ve şokları önlemek için, ısıtmadan önce şişeye "kazanlar" konur.

Bundan sonra, maddenin tamamen çözünmesi için gerekenden biraz daha küçük bir hacimde çözücü şişeye dökülür ve karışım kaynama noktasına kadar ısıtılır. Isıtma, yüksek kaynama noktalı çözücülerle çalışıldığı durumlar dışında, su banyosunda gerçekleştirilir. Daha sonra, bir geri akış kondansatörü aracılığıyla, kaynadıktan sonra tüm maddenin tamamen çözünmesi için gerekli olan miktarda çözücüyü dikkatlice ekleyin. Çözeltiyi renkli safsızlıklardan arındırmak için (gerekirse) reaksiyon karışımına saflaştırılacak madde miktarının %1-2'si kadar aktif karbon ilave edilir. Solüsyon aktif kömür ile birkaç dakika renksiz hale gelinceye kadar kaynatılır ve daha sonra hala sıcak olan solüsyon kömürden süzülür.

Tüm mekanik safsızlıklar süzme yoluyla giderildikten sonra, sıcak berrak çözelti ya yavaş soğuması için şişede bırakılır ya da şişe buzlu veya karlı soğuk suya yerleştirilerek hızla soğutulur. Hızlı soğutma küçük kristaller üretirken, yavaş soğutma büyük kristaller üretir..

Bazı maddelerin soğutulduğunda bile kristalleşmesi çok zordur. Bu fenomen çoğunlukla çok yavaş kristal büyümesi veya kristalleşme merkezlerinin çok yavaş oluşumu ile ilişkilidir.

Bu durumda iki yöntem kullanılır:

1. "Tohum" un tanıtımı. Bu teknik, aynı maddenin (tohum) kristallerinin çözeltiye dahil edilmesinden oluşur, yani. yapay olarak kristalleşme merkezleri yaratır. Eğer saf madde yoksa bir cam çubuğu solüsyonla ıslatıp, dışarıdan soğutulmuş boş bir test tüpüne koyarak keskin bir şekilde soğutabilirsiniz. Kristaller, bir cam çubuğun yüzeyinde ince bir sıvı tabakası halinde oluşur.

2. Bir cam çubuğun bir kabın duvarlarına sürtülmesi. Bunu yapmak için erimemiş bir cam çubuk alın, çözeltiye getirin ve yavaşça kabın duvarlarına sürün. Bu durumda, ince cam tozu oluşur, bireysel toz parçacıkları uygun kristalleşme merkezleri olabilir. Katı yüzeylerde veya ara yüzeyde kristalleşme her zaman duvarlardan ve yüzeyden merkeze doğru başlar. Elektrik ve manyetik alanlar, ultrason, bazen güçlü soğutma (örneğin, sıvı nitrojende) - tüm bunlar kristalleşme sürecine katkıda bulunur.

Daha fazla kristal çökelmesi gözlenmediğinde kristalleşmenin tamamlanmış olduğu kabul edilir. Nihai kristaller, ana sıvıdan vakumlu süzme yoluyla ayrılır. Bir Buchner hunisinde, elde edilen kristaller karşılık gelen ile iki kez yıkanır.

Çözünür tuzların yeniden kristalleştirme ile saflaştırılması . Yeniden kristalleştirme yöntemi, maddelerin ve safsızlıkların çözünürlüğünün sıcaklığa farklı bağımlılığına dayanır. Bir maddenin yeniden kristalleştirme yoluyla saflaştırılması, aşağıdaki şemaya göre gerçekleştirilir: saflaştırılacak maddenin doymuş bir çözeltisi, yüksek bir sıcaklıkta hazırlanır, ardından çözünmeyen safsızlıkları gidermek için, çözelti, sıcak bir süzme hunisinden süzülür ve soğutulur. düşük sıcaklık. Sıcaklık düştükçe, maddenin çözünürlüğü azalır ve saflaştırılan maddenin ana kısmı çökelir, çözünür safsızlıklar, çözelti onlara göre doymamış kaldığı için çözeltide kalır. Çöken kristaller ana likörden ayrılır ve kurutulur.

Saflaştırılacak maddenin özelliklerine bağlı olarak çeşitli yeniden kristalleştirme yöntemleri mümkündür.

Solvent çıkarmadan yeniden kristalleştirme. Yöntem, çözünürlüğü büyük ölçüde sıcaklığa bağlı olan tuzlar için kullanılır (örneğin, sodyum nitrat, potasyum şap, bakır (II) sülfat, vb.). Sıcak filtrelemeden sonra solüsyon havada düşük bir sıcaklığa soğutulur, çökelen kristaller filtrelenir. Çözünürlüğü sıcaklığa çok az bağlı olan tuzlar için çözücüyü uzaklaştırmadan yeniden kristalleştirme yapmak da mümkündür. Bu durumda tuzlama yöntemi kullanılır. Bunu yapmak için, sıcak filtrasyondan sonra çözelti oda sıcaklığına soğutulur ve saflaştırılacak madde çökelirken eşit hacimde konsantre hidroklorik asit çözeltisi eklenir.

Çözücü uzaklaştırma ile yeniden kristalleştirme. Yöntem, çözünürlüğü sıcaklığa çok az bağlı olan tuzlar için kullanılır (örneğin, sodyum klorür, vb.). Sıcak filtrasyondan sonra çözelti, tartılmış bir porselen kaba aktarılır ve bir su banyosunda hacminin yaklaşık yarısına kadar buharlaştırılır. Çözelti daha sonra oda sıcaklığına soğutulur. Çöken kristaller süzülür.

Yeniden kristalleştirilen madde (amonyum klorür ve kristalli hidratlar hariç) bir fırında sabit ağırlığa kadar kurutulur. Amonyum klorür ve kristal hidratlar havada kurutulur. Kuru tuzlar kapalı şişelere konur.

Süblimasyon (süblimasyon) ile uçucu maddelerin saflaştırılması . Yöntem, sıvı fazı atlayarak ısıtıldığında doğrudan katı fazdan gaz fazına geçebilen katıları saflaştırmak için kullanılır. Ortaya çıkan gaz, aletin soğutulan kısmı tarafından yoğuşturulur. Süblimasyon genellikle maddenin erime noktasına yakın bir sıcaklıkta gerçekleştirilir. Yöntem, süblimleşemeyen safsızlıklardan arındırma için geçerlidir. Süblimasyon iyot, kükürt, amonyum klorürü saflaştırabilir.

Damıtma yoluyla sıvıların saflaştırılması . Yöntem, her maddenin belirli bir kaynama noktasına sahip olduğu gerçeğine dayanmaktadır. Damıtmanın en basit versiyonu, bir sıvıyı kaynama noktasına kadar ısıtmayı ve buharlarını yoğunlaştırmayı içeren normal basınçta damıtmadır. Damıtma, bir Wurtz şişesi (veya gaz çıkış tüpü olan yuvarlak tabanlı bir şişe), bir düz yoğunlaştırıcı, bir alıcı şişe, bir allonge, bir termometre ve bir ısıtıcıdan oluşan bir aparat içinde gerçekleştirilir. Kirlenmiş sıvı bir damıtma kabında kaynama noktasına kadar ısıtılır, buharlar buzdolabına alınır ve yoğunlaşan sıvı bir kapta toplanır.

Maddelerin ayrılması ve saflaştırılması genellikle birbiriyle bağlantılı işlemlerdir. Bir karışımın bileşenlere ayrılması, çoğunlukla, mümkünse safsızlıklar olmadan saf maddeler elde etme amacını güder. Bununla birlikte, bir maddenin saflığı için gereklilikler değiştiğinden, hangi maddenin saf olarak kabul edilmesi gerektiği kavramı henüz nihai olarak oluşturulmamıştır. Şu anda, kimyasal olarak saf maddeler elde etme yöntemleri özel bir önem kazanmıştır.

Maddelerin safsızlıklardan ayrılması ve saflaştırılması, belirli fiziksel, fiziko-kimyasal veya kimyasal özelliklerinin kullanımına dayanmaktadır.

Maddelerin en önemli ayırma ve saflaştırma yöntemlerinin tekniği (damıtma ve süblimasyon, ekstraksiyon, kristalleştirme ve yeniden kristalleştirme, tuzlama) ilgili bölümlerde anlatılmaktadır. Bunlar, yalnızca laboratuvar uygulamalarında değil, aynı zamanda teknolojide de sıklıkla kullanılan en yaygın tekniklerdir.

En zor durumlardan bazılarında özel temizleme yöntemleri kullanılmaktadır.

Diyaliz suda veya organik bir çözücüde çözünmüş maddeleri ayırmak ve saflaştırmak için kullanılabilir. Bu teknik çoğunlukla suda çözünen yüksek moleküler ağırlıklı maddeleri düşük moleküler ağırlıklı safsızlıklardan veya inorganik tuzlardan arındırmak için kullanılır.

Diyaliz ile temizlik için yarı geçirgen bölmeler veya zarlar gereklidir.Bunların özelliği, molekülleri veya iyonları gözeneklerden daha küçük olan maddelerin geçmesine ve molekülleri olan maddeleri tutmasına izin veren gözeneklere sahip olmalarıdır. veya iyonlar gözeneklerden daha büyüktür, zar gözenekleri. Bu nedenle diyaliz, özel bir filtrasyon durumu olarak kabul edilebilir.

Pirinç. 477. Karıştırıcılı diyalizer.

Yarı geçirgen bölmeler veya membranlar olarak çok sayıda yüksek moleküllü ve yüksek polimerli maddeden oluşan filmler kullanılabilir. Membran olarak, jelatin, albümin, parşömen filmleri, hidratlı selüloz filmleri (selofan gibi), selüloz eter filmleri (asetat, pigrat vb.) ve birçok polimerizasyon ve yoğuşma ürünü kullanılır. İnorganik maddelerden aşağıdakiler kullanılır: sırsız porselen, bazı pişmiş kil çeşitlerinden karolar (örneğin bentonit gibi koloidal killer), preslenmiş ince gözenekli cam, seramikler, vb.

Membranlar için temel gereksinimler şunlardır: 1) diyaliz edilebilir çözeltinin hazırlandığı çözücüde çözünmezlik; 2) hem çözücüye hem de çözünen maddelere göre kimyasal inertlik; 3) yeterli mekanik dayanım.

Birçok zar, su veya başka bir çözücü içinde şişerek mekanik güçlerini kaybeder. Şişmiş film kolayca zarar görebilir veya yok edilebilir. Bu gibi durumlarda, diyaliz filmi, örneğin solvente karşı inert olan bir kumaş (pamuk, ipek, cam elyafı, sentetik elyaf, vb.) veya filtre kağıdı gibi bazı katı bazlar üzerinde yapılır. Bazen membranlara mekanik mukavemet kazandırmak için ilgili metalden (bronz, platin, gümüş vb.) Metal ağlarla (takviye) takviye edilirler.

Selüloz eterlerden veya diğer bazı yüksek polimerik maddelerden yapılan zarlar için farklı gözeneklilik elde etmek için, karşılık gelen verniklere farklı miktarlarda su verilir. Lake film kuruduğunda, belirli bir gözenekliliğe sahip süt renginde bir zar elde edilir (bununla ilgili daha fazla bilgi için bkz. Bölüm 9 "Filtreleme").

Diyaliz için diyalizör adı verilen cihazlar kullanılır (Şek. 477). Farklı tasarımları olabilir. Diyalizörlerle çalışma tekniği çok basittir. Yarı geçirgen bir zar genellikle aleti iki kısma ayırır*. Aparatın bir yarısı diyaliz edilecek solüsyonla, diğer yarısı ise genellikle yenilenen (sürekli sıvı akışı) saf çözücü ile doldurulur. Saf çözücü değiştirilmezse zarın her iki yanından geçen maddelerin konsantrasyonları eninde sonunda dengelenecek ve diyaliz fiilen duracaktır. Çözücü sürekli olarak güncellenirse, diyaliz edilebilir çözeltiden zara nüfuz edebilen tüm çözünür maddeleri pratik olarak çıkarmak mümkündür.

Diyaliz hızı, farklı maddeler için aynı değildir ve saflaştırılan maddenin bir takım koşullarına ve özelliklerine bağlıdır. Solüsyonun sıcaklığının arttırılması ve solventin güncellenmesi diyalizin hızlanmasına katkıda bulunur.

Çoğu durumda, geleneksel diyaliz yerine elektrodiyaliz** kullanılır. Diyalizde elektrik akımının kullanılması süreci hızlandırır ve bir dizi başka fayda sağlar.

Az çözünen maddelerin çökelmesi. Bu teknik, yalnızca bir inorganik veya organik madde içeren çökeltiler elde etmek için analitik amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ortaya çıkan çökelti, ya yıkayarak ("Filtreleme") ya da çökelti çözüldükten sonra yeniden çökeltme yoluyla ya da her durum için özel koşullar altında uygun çözücüler ile ekstraksiyon yoluyla daha fazla saflaştırılabilir.

Bu yöntemi gerçekleştirmek için kullanılan aparat, maddelerin özelliklerine ve çözücülerin özelliklerine bağlıdır. Çoğu zaman işlem basitçe bir bardakta veya bir şişede gerçekleştirilebilir. Diğer durumlarda, Bölüm 1'de açıklanana benzer şekilde kapalı ekipman monte edilir. 10 "Fesih". Çökeltiler süzülür, yıkanır ve daha sonra başka işlemlere tabi tutulur (yeniden kristalleştirme, kurutma, vb.).

* Diyalizörler, onları ayıran iki zar ile üç parça halinde mevcuttur.

** RZhKhim., 1957, Ni 10, 247, ref. 34670.

Kötü kokulu çökeltinin ana likörden ayrılması, çöktürme ve ardından çökeltinin boşaltma veya santrifüjleme kullanılarak yıkanmasıyla sağlanabilir. Çökme ne kadar uzun olursa, tortu tabakası o kadar sıkıştırılır. Bununla birlikte, çökeltilerin çok uzun süre çökelmesine izin verilmesi önerilmez, çünkü zamanla çökelti ile ana likör arasında yan işlemler (diğer iyonların adsorpsiyonu, çözücü ile kompleks oluşturma) meydana gelebilir ve bu da müteakip "işlemeyi" engeller. ayrılan çökelti.

Kompleks oluşumu, saf maddeleri izole etme yöntemlerinden biridir., özellikle inorganik olanlar. Kompleks bileşikler suda idareli bir şekilde çözünebilir, ancak organik çözücülerde kolayca çözünebilir veya tam tersi olabilir. İlk durumda, çökeltme yukarıda açıklandığı gibi işlenir. Kompleks bileşik suda kolayca çözünürse, sulu bir çözeltiden uygun bir organik çözücü ile ekstraksiyon yoluyla saf formda geri kazanılabilir veya kompleks şu veya bu şekilde yok edilebilir.

Kompleksleştirme yöntemi, metalleri çok saf bir biçimde izole edebilir. Bu, özellikle organik maddelerle kompleksler şeklinde izole edilebilen nadir ve eser metaller için geçerlidir.

Uçucu bileşiklerin oluşumu. Bu teknik, yalnızca yayılan maddeden, örneğin bir metalden uçucu bir bileşik oluşuyorsa kullanılabilir. Safsızlıkların uçucu bileşiklerinin aynı anda oluşması durumunda, uçucu safsızlıklardan salınma zor olabileceğinden bu teknik önerilmez. Çoğu durumda, belirli maddelerin uçucu halojenürlerinin (klorürler veya florürler) oluşumu, özellikle vakumlu damıtma ile kombinasyon halinde bir saflaştırma yöntemi olarak çok etkili olabilir. Bizi ilgilendiren maddenin süblimleşme veya kaynama noktası ne kadar düşükse, onu diğerlerinden ayırmak ve fraksiyonel damıtma veya difüzyonla saflaştırmak o kadar kolay olur.

Gaz halindeki maddelerin yarı geçirgen bölmelerden difüzyon hızı, saflaştırılacak maddenin yoğunluğuna ve moleküler ağırlığına bağlıdır ve bunlarla neredeyse ters orantılıdır,

Bölge erimesi. Bölge erimesi, maddenin katı fazı sıvı fazı ile dengede olduğunda, erimiş bir madde ile özel bir ekstraksiyon durumu olarak düşünülebilir. Saflaştırılacak maddede bulunan herhangi bir safsızlığın sıvı fazdaki çözünürlüğü, katı fazdaki çözünürlüğünden farklı ise, bu safsızlıktan saflaştırma teorik olarak mümkündür*. Bu yöntem, düşük buhar basıncına sahip olan veya damıtma sırasında ayrışan bu tür bileşiklerin (ağırlıklı olarak organik) saflaştırılması için özellikle değerlidir. Düşük termal iletkenliğe sahip bileşikler için, dielektrik dirençli yüksek frekanslı ısıtma uygulanarak bir erime bölgesi oluşturulabilir. Bölge eritme yöntemi, başlangıç maddelerinin tam olarak kullanılmasını mümkün kılar ve büyük tek kristal organik maddeler ve bazı metaller (örneğin, alüminyum, germanyum, vb.) elde etmeyi mümkün kılar.

En basit haliyle, metallere uygulanan bölge eritme, erimiş bir bölgenin bir metal çubuk boyunca yavaşça hareket etmesinden oluşur.

Bölge eritme yöntemi, saf organik bileşiklerin hazırlanması için yaygın olarak kullanılabilir.

Benzoik asidin saflaştırılması. Silindirik bir kap erimiş benzoik asitle doldurulur. Bu katılaşmış asit silindiri, erimiş bölge silindirde yukarı doğru hareket edecek şekilde ısıtılmış bir halkadan yavaşça geçirilir. Benzoik asidin bu şekilde çifte muamelesi, benzenden 11 yeniden kristalleştirmenin yerini alır.

Naftalinin antrasenden saflaştırılması**. Kirlenmiş naftalin, yaklaşık 900 mm uzunluğunda ve 25 mm çapında bir tüpe (Pyrex cam) yerleştirilir. Bu tüp, küçük bir silindirik ısıtıcıdan geçirilir (reosta ile donatılmış bir mikroanaliz tüpü fırını kullanılabilir). Fırın, yaklaşık 50 mm uzunluğundaki bir eriyik bölgenin 24 saat içinde borunun tüm uzunluğu boyunca hareket edebileceği bir hızda aşağı doğru hareket ettirilir, bundan sonra ısıtıcı orijinal konumuna geri döndürülür ve işlem döngüsü tekrarlanır. 8 döngü sonunda işlenmek üzere alınan naftalinin üst yarısındaki antrasen içeriği %1-10-4 olmuştur.

* Pf a p n W. S. J "MeUIs1 4, 747 (1952). ** End. Kimyager 31, K3 370, 535 (1955).

Bölge eritme yöntemi, saf germanyum elde etmek ve ayrıca karışımın bileşenlerinden biri veya her ikisi uçucu olduğunda veya ısıtıldığında ayrıştığında bileşikleri saflaştırmak için kullanılır **.

Şu anda sıvıları saflaştırmak için bölge eritme yöntemini uygulamak için çaba gösteriliyor. Bu yöntemin "sadece önceden dondurulmuş sıvıyı temizlemek" için geçerli olduğu ortaya çıktı. Bunun için sıvı, dar ve uzun bir cam tekneye (12 mm genişlik, 110 mm uzunluk) yerleştirilir ve -30 ° C'de dondurularak dondurulur. aseton ile katı karbondioksit karışımı üzerinde çalışan sirkülasyonlu soğutma cihazı.Teknedeki donmuş sıvı, her birinden yaklaşık 1,8 cm mesafede bulunan birkaç ardışık bölge ısıtıcısından 1 cm / s hızında bir Warren motoru kullanılarak yavaşça çekilir. diğer ve küçük seramik blokların oluklarında 0,5 mm çapında nikrom tel bobinlerini temsil eden ( 0,5 ohm / m) Akım gücü, donmuş sıvıdaki erimiş dar bölgelerin sıcaklığı 3--4 olacak şekilde seçilir. ° C. Erimiş bölgeler birbiri ardına hareket ederek sıvıdaki safsızlıkları uzaklaştırır. Safsızlıklar donmuş sıvı çubuğunun son kısmında yoğunlaşır. Bu sayede sulu ve susuz çözeltiler saflaştırılabilir ve çözünmüş veya sadece çok ince dağılmış maddeler izole edilebilir.

Bölge eritme yönteminin enstrümantasyonu, alınan maddelerin özelliklerine bağlıdır ve bu durumda herhangi bir standart aparat önermek zordur.

Kromatografi ve iyon değişimi. Bu yöntemler, çözeltilerde bulunan maddeleri çıkarmak için sorpsiyon olgusunun kullanımına dayanmaktadır.

Kromatografi Yöntemi saf müstahzarların elde edilmesinin yanı sıra başlangıç solüsyonundaki içeriği çok küçük olan maddelerin konsantre edilmesi için özellikle önemlidir. Bu yöntem kullanılarak yüksek saflıkta nadir toprak ve saurap elementleri elde edildi. Pek çok farmasötik ve organik müstahzar bu yöntemle saflaştırılır ve saf halde elde edilir. Neredeyse tüm durumlarda, görev bir maddeyi çözeltideki bir karışımdan saflaştırmak veya ayırmak olduğunda, kromatografi ve iyon değişimi güvenilir yöntemler olabilir.

İyon değişimi için, inorganik veya organik adsorbanlar (esas olarak farklı markaların reçineleri) olan iyon değiştiriciler kullanılır. Kimyasal özelliklerine göre şu gruplara ayrılırlar: katnonitler, anionitler ve amfolitler. Katyon değiştiriciler katyonları değiştirir. Anyon değiştiriciler, anyonları değiştirme yeteneğine sahiptir. Amfoigtler, ortamın pH'ına ve iyon değiştirici tarafından emilecek maddenin özelliklerine bağlı olarak hem katyonları hem de anyonları değiştirebilirler.

Kromatografi için bazı durumlarda çok basit ekipman kullanılır (Şekil 478).

İyon değiştiriciler, emilen iyon ile tamamen doyana kadar iyon değişimi yapabilirler. Harcanan iyon değiştiriciler, katyon değiştiriciler asitle, anyon değiştiriciler alkalilerle yıkanarak yenilenir.* Elüat (iyon değiştiricinin yıkanmasıyla elde edilen sıvı) iyon değiştirici tarafından adsorbe edilen iyonları içerecektir.

Polimerlerin ayrılması ve fraksiyonlanması için, çözeltilerinin "sephadex" (İsveç) adı verilen bir jel aracılığıyla filtrelenmesi için bir yöntem önerilmiştir. Bu yönteme jel - f ve l t ra c ve e y denir. Esasen, makromoleküler maddelerin bir kolon üzerinde kromatografik olarak ayrılmasıdır.

Sephadex, suda şişen küçük taneler şeklinde üretilir. Aşağıdakiler sefadsx türleri ve örneğin ayrıştırılacak polisakkaritlerin moleküler ağırlıklarıdır:

Diğer maddeleri kullanırken, moleküler ağırlıkların sınırları verilen değerlerden bir yönde veya başka bir yönde sapabilir. Bu nedenle, proteinler için moleküler ağırlık aralıkları polisakkaritlerden daha geniştir. Sephadex kullanmak için ceketli bir kromatografik kolon yapıldı; Kolon borosilikat camdan yapılmıştır.

İlk önce Sephadex su ile karıştırılır, elde edilen karışım karıştırılır, bir kolona dökülür ve çökmeye bırakılır. Daha sonra test maddesinin konsantre bir solüsyonu, Sephadex'in üst tabakasının kaymaması için kolona ilave edilir. Denge çok hızlı kurulur, bu nedenle arınma oranı geleneksel iyopitlere kıyasla yüksek olabilir. Fraksiyonlar ya spektrofotometrik olarak (organik polimerler) ya da elektriksel iletkenlikle (inorganik maddelerin çözeltileri) kontrol edilir. Jel filtrasyon yöntemi, diyaliz ve elektrodiyalizin yerini tamamen alır. Onun yardımıyla, molekül ağırlıklarında birbirinden çok az farklılık gösteren polimerleri çok ince bir şekilde parçalamak mümkündür.

Buzun bölgesel erimesi için bkz. Shildknecht H., Harita 1 A., Angew. Chem.69, Hya 20, 634 (1957); RZhKhim, 1958, Bayan 11, 107, ref. 35844; P f a ve n V.J., Zon eritme, Metallurgizdat, 1960.

Küçük miktarlardaki maddelerin bölge eritilmesi için otomatik ekipman için bkz. W i I m a n W. G., Chem. A. 45, 1825 (1961); RZhKhim, 1962, ref. 9E34.

Organik bileşiklerin bölge eritilmesi için cihazlar için bkz. Ma ire J., Moritz J.C, Kief C.R., Symposium fiber Zoncn-schmelzen und Kolonnen-kristallisiereii, Karlsruhe, S. 1, s, a, 121 (1963); RZhKhim, 1965, 14D76.

Sürekli kolon kristalleştirmesi ve bölge eritme ile yüksek saflıkta organiklerin hazırlanması, Schildknecht H., Ma as K., Kr aus W., Chem. Lug. Teknik 34, sayı 10, 697 (1962); RZhKhim, 1964, 6D70.

Organik maddelerin Zoya eritilmesi, Herington E., çev. İngilizceden, ed. Mir, I9G5; RZhKhim, 1965, 13B363K.

Organik bileşiklerin bölgesel erimesi için bkz. Wilcox W.R., Friedenberg R. Back N., Chem. Revs, 64, Ki 2, 186 (1964); RZhKhim, 1964, 19B359.

Bölge eritme için kurulum, bkz. B. I. Abakumov, E. E. Konovalov, Başkan. lab., 29, Ki 12, 1506 (1963); RZhKhim, 1964, 24D93.

Düşük yüzey gerilimli maddelerin potasız bölge eritilmesi için bir kurulum Shplkin A.I., Kiliyev A.A., Başkan tarafından tarif edilmiştir. lab., 29, Ki 12, 1504 (1953); RZhKhim, 1964, 24D94.

Kimyada yeni ayırma yöntemleri için bkz. Muss o H., Natur-wiss., 45, no.5, 97 (1958); RZhKhim, 1958, No. 21, 148, ref. 70711.

Maddelerin saflaştırılması ve izolasyonunun kromatografik yöntemleri için bkz. İyonların ayrılması için kromatografik yöntem. Makale derlemesi, İzdatinlit, 1949; iyon değişimi. Makale derlemesi, İzdatinlit, 1951; Lnsted, R., Elwidge, J., Wally, M. ve Vilkinson, J., Organik Kimyada Modern Araştırma Yöntemleri, İzdatinlit, 1959.

Moleküler elekler için bkz. Minkoff G.I., Duffett R.H.E., BPMag., Ks 13, 16 (1964); RZhKhim, 1965, 17A28.

Sentetik zeolitlerin (moleküler elekler) üretimi, özellikleri ve kullanımı için bkz. Espe W., Hvbl C, 9 Internal Kolloq. teknik Hochschule Ilmenau; RZhKhim, 1966, 20B814.

Rubidyumun potasyum, sezyum ve sodyumdan sürekli akışlı iyon değiştirme yöntemiyle saflaştırılması için A tipi sentetik zeolitin kullanımı hakkında bkz. V. I. Gorshkov, V. A. Fedorov, A. M. Tolmachev, ZhFKh, 40, Ki 7, 1436 (1966); RZhKhim, 1966, 24 B1268.

Difüzyon hızlarındaki farklılıklara dayalı olarak çözünenleri ayırma yöntemi için bkz. Ni e s e 1 W., Roskenblock H., Naturwis., 50, Ki 8, 328 (1963); RZhKhim, 1964, 5B612.

Bir sütunda kristalizasyon - ince için laboratuvar yöntemi

Kristalleşen maddelerin ayrılması için bkz. Schild-Knecht H., lostler S., Ma as K-, Glas-u. Instr.-Techn., 7, no.6, 281, 285, 289 (1963); RZhKhim, 1964, 7D66.

Jel permeasyon kromatografisinin düşük ve yüksek molekül ağırlıklı maddelere uygulanması için bkz. M a 1 e, L.E., Am. kimya sos. Polymer Preprints, 5, Ki 2, 720 (1964); RZhKhim, 1965, 10B1346.

Sephadex ve jel filtrasyonu, bkz. kim., 1963, sayı 3, 7 (1963); RZhKhim, 1965, 10B1344

Ders çalışması

Kimyasalları temizlemenin yolları

disiplin: inorganik kimya

Tver, 2013

giriiş

Maddelerin safsızlıklardan ayrılması ve saflaştırılması, belirli fiziksel, fiziko-kimyasal veya kimyasal özelliklerinin kullanımına dayanmaktadır.

En zor durumlardan bazılarında özel temizleme yöntemleri kullanılmaktadır.

1. maddelerin saflaştırılması

.1 Yeniden kristalleştirme

Yeniden kristalleştirme yoluyla saflaştırma, sıcaklıktaki bir değişiklikle bir maddenin çözünürlüğündeki değişikliğe dayanır.

Çözünürlük, doymuş bir çözeltide çözünen maddenin içeriği (konsantrasyon) olarak anlaşılır. Genellikle yüzde olarak veya 100 g solvent başına çözünen gram olarak ifade edilir.

Bir maddenin çözünürlüğü sıcaklığa bağlıdır. Bu bağımlılık, çözünürlük eğrileri ile karakterize edilir. Bazı maddelerin sudaki çözünürlüğüne ilişkin veriler, Şek. 1, hem de çözünürlük tablosunda.

Bu verilere göre, örneğin, 45 ° C'de doymuş 100 g su alarak bir potasyum nitrat çözeltisi hazırlarsak º, ve sonra 0'a soğutun º, o zaman 60 g KNO kristali düşmelidir 3. Tuz, az miktarda diğer suda çözünür maddeler içeriyorsa, belirtilen sıcaklık düşüşünde bunlara göre doygunluğa ulaşılmayacak ve bu nedenle tuz kristalleri ile birlikte düşmeyeceklerdir. Genellikle geleneksel analiz yöntemleriyle tespit edilemeyen önemsiz miktarda safsızlık, yalnızca çökelti kristalleri tarafından taşınabilir. Bununla birlikte, tekrarlanan yeniden kristalleştirmelerle neredeyse saf bir madde elde edilebilir.

Çökelen kristalleri filtreledikten sonra kalan doymuş tuz çözeltisi, o kadar saftır, çünkü bu durumda diğer maddelerin safsızlıklarını içeren ana likörü daha az yakalarlar. Safsızlıkların azaltılması, kristallerin ana likörden ayrıldıktan sonra bir çözücü ile yıkanmasıyla kolaylaştırılır.

Böylece, yeniden kristalleşme, bir maddenin uygun bir çözücü içinde çözünmesine ve ardından bunun elde edilen çözeltiden kristaller şeklinde izolasyonuna indirgenir. Bu, maddelerden safsızlıkları gidermek için en yaygın yöntemlerden biridir.

1.2 Süblimasyon

Süblimleşme veya süblimleşme, bir katının sıvı oluşturmadan doğrudan buhara dönüştürülmesidir. Süblimleşme sıcaklığına ulaşan katı, soğutulmuş nesnelerin yüzeyinde kristaller halinde yoğunlaşan buhara erimeden geçer. Süblimleşme her zaman maddenin erime noktasının altındaki bir sıcaklıkta meydana gelir.

Süblimleşmek için bir takım maddelerin (iyot, naftalin, benzoik asit, amonyak vb.) özelliğini kullanarak, safsızlık bu özellikten yoksunsa saf halde elde etmek kolaydır.

Süblimasyon fenomeninin daha derin bir çalışması için, Şekil 1'de gösterilen maddenin halinin diyagramını tanımak gerekir. 2. Sıcaklık t (Celsius olarak) apsis eksenine çizilir, doymuş buhar basıncı p (m / cm cinsinden) 3). Suyun durum diyagramı benzer bir forma sahiptir, böylece suyun donma noktası artan basınçla düştüğü için TB eğrisi y eksenine eğimlidir.

TA eğrisi, bir sıvı üzerindeki sıcaklık ve doymuş buhar basıncı arasındaki ilişkiyi ifade eder. TA eğrisinin tüm noktaları, sıvı ile doymuş buharı arasındaki denge koşullarını belirler. Örneğin, 100'de º su ve buhar ancak 760 mm Hg basınçta var olabilir. Sanat. Basınç 760 mm Hg'den fazlaysa. Art., daha sonra buhar suya yoğunlaşır (TA eğrisinin üzerindeki alan); basınç 760 mm Hg'den az ise. Art., daha sonra tüm sıvı buhara dönüşür (TA eğrisinin altındaki alan). TA eğrisi, maddenin erime noktasının üzerinde yer alır. TB eğrisi, sıcaklık ve bir katı üzerindeki doymuş buhar basıncı arasındaki ilişkiyi ifade eder. Katıların buhar basıncı genellikle düşüktür ve büyük ölçüde katının doğasına ve sıcaklığa bağlıdır. Böylece, iyotun 16'daki buhar basıncı º 0,15 mm Hg'ye eşittir. Art., - 15'te buz º 1,24 mm Hg'ye eşittir. Sanat. TB eğrisi, maddenin erime noktasının altındadır. Bu eğrinin tüm noktaları, katı cisim ile doymuş buharı arasındaki denge koşullarını belirler.

TB eğrisine erime eğrisi denir ve bir maddenin erime noktası ile basınç arasındaki ilişkiyi ifade eder.

Bu eğri üzerindeki tüm noktalar, katı ve sıvının dengede olduğu koşulları (sıcaklık ve basınç) tanımlar.

Eğriler TA, TB ve TV, maddenin durum diyagramını üç alana ayırır: 1 - katı fazın varlık alanı, 2 - sıvı faz ve 3 - buhar fazı.

Üç bölgenin hepsinin birleştiği T noktası, maddenin üç fazının - katı, sıvı ve buhar - dengede olabildiği sıcaklık ve basıncı gösterir. denir üçlü nokta(T).

Sıcaklığı veya basıncı değiştirerek, maddenin durumunu değiştirebilirsiniz.

Nokta 1, üçlü noktanın üzerindeki bir basınçta maddenin katı halini temsil etsin. Bir madde sabit basınçta ısıtıldığında, nokta 1 noktalı çizgi 1-4 boyunca hareket edecek ve belirli bir sıcaklıkta nokta 2'deki TB erime eğrisini geçecektir. Tüm kristaller eridiğinde, sabit basınçta daha fazla ısıtma yol açacaktır. TA eğrisinde sıvının kaynamaya başladığı 3. nokta, madde buhar haline geçecektir. Sıcaklıkta daha fazla bir artışla, vücut 3 durumundan 4 durumuna geçecektir. Buharın soğuması, 4 durumundan 1 durumuna aynı noktalı eğri boyunca ters yönde dikkate alınan işlemleri tekrarlayacaktır.

Üçlü noktanın altındaki bir basınçta, örneğin 5 noktasında bir madde alırsak, o zaman maddeyi sabit basınçta ısıtarak, bir sıvı ön oluşumu olmadan katının buhara geçeceği 6. noktaya ulaşırız. , yani süblimasyon veya süblimasyon gerçekleşecektir (bkz. noktalı çizgi 5-7). Tersine, buhar aynı basınçta soğutulduğunda, maddenin kristalleşmesi 6 noktasında (yine bir sıvı oluşmadan) gerçekleşir.

Yukarıdakilerden, aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir:

)Bir katının üçlü noktanın üzerindeki bir basınçta ısıtılması sonucunda eriyecektir;

)Bir katının üçlü noktanın altındaki bir basınçta ısıtılması sonucunda süblimleşir;

)Isıtma atmosferik basınçta gerçekleştirilirse, belirli bir maddenin üçlü noktasının basıncı atmosferik basınçtan yüksekse süblimasyon meydana gelir. Bu nedenle, örneğin, p \u003d 1 atm'de, karbondioksit - 79'da süblimleşir º, ısıtmanın üçlü nokta basıncından daha yüksek bir basınçta yapılması şartıyla erime sağlanacaktır.

Katıların üçlü noktanın üzerindeki basınçlarda buharlaşabileceğini unutmayın (çünkü tüm katılar ve sıvılar herhangi bir sıcaklıkta kısmen buharlaşır). Böylece, erime noktasının altındaki atmosferik basınçta kristal iyot, soğuk bir yüzey üzerinde kolayca kristallere yoğunlaşan mor bir buhara dönüşür. Bu özellik iyotu saflaştırmak için kullanılır. Bununla birlikte, iyotun üçlü noktasının basıncı atmosfer basıncının altında olduğundan, daha fazla ısıtma ile eriyecektir. Bu nedenle, atmosferik basınçta kristal iyot, doymuş buharı ile dengede olamaz.

Sadece üçlü noktanın altındaki basınç altındaki katılar, doymuş buharlarıyla dengede olabilir. Ancak böyle bir basınçta bu maddeler eriyemez. Süblimleşebilir maddeler, belirli bir basınçta ısıtılarak sıvı hale dönüştürülebilir.

1.3 Damıtma

Damıtma veya damıtma, bir sıvının buhara dönüştürülmesine ve ardından buharın bir sıvıya yoğunlaştırılmasına dayanır. Bu yöntem, bir sıvıyı çözünmüş katılardan veya daha az uçucu sıvılardan ayırır. Yani örneğin damıtma yardımıyla doğal su, içerdiği tuzlardan arındırılır. Sonuç, bu tuzlardan yoksun veya yalnızca çok küçük miktarlarda içeren damıtılmış sudur.

Laboratuvarda az miktarda sıvının damıtılması için damıtma aparatı kullanılır.

Bir sıvı, buhar basıncı dış basınca (genellikle atmosferik) eşit olduğunda kaynar. Sabit basınçtaki saf bir madde, kesin olarak tanımlanmış bir sıcaklıkta kaynar. Karışımlar çeşitli (belirsiz) sıcaklıklarda kaynar. Bu nedenle kaynama noktası, bir maddenin saflığının bir özelliğidir. Madde ne kadar safsa, maddenin kaynama noktası ile damıtıldığı sıcaklık arasındaki fark o kadar küçüktür. (1)

Damıtma aparatı ile sıvı karışımları ayrıştırılarak saf halde elde edilebilir. Bu durumda ayırma, sıvı karışımın bileşimindeki ve doymuş buharındaki farka dayanır. Bu, Şekil l'deki diyagramdan açıkça görülmektedir. 3, iki sıvı (madde) A ve B karışımının kaynama noktasının sıvı karışımın bileşimine ve sıvı karışımın dengede olduğu buharın bileşimine bağımlılığını gösterir. Sabit basınçta kaynama sıcaklıkları ordinat ekseninde, sıvı karışımın veya buharın bileşimi ise apsis ekseninde gösterilmektedir. x eksenindeki başlangıç noktası saf A maddesine (A maddesinin %100'ü ve B maddesinin %0'ı), bitiş noktası - saf B maddesine (B maddesinin %100'ü ve A maddesinin %0'ı), ara maddeye karşılık gelir puan - A ve B maddelerinin çeşitli karışımlarına, örneğin %50 A ve %50 B'ye; %80 A ve %20 B, vb. Bu temsil yönteminin avantajları açıktır. Diyagramda iki eğri elde edilir: sıvı eğrisi (altta) kaynayan sıvının bileşimini ifade eder ve buhar eğrisi (üstte) buharın bileşimini bozar. Görüldüğü gibi tüm sıcaklıklarda buhar sıvıdan farklı bir bileşime sahiptir, yani; daha uçucu bileşen açısından her zaman daha zengindir.

Diyagramdan, karışımın B noktasında t kaynama noktasındaki bileşiminin G* noktasındaki buhar bileşimine ve t kaynama sıcaklığında D noktasındaki karışımın bileşiminin bileşimine karşılık geldiği anlaşılmaktadır. E noktasındaki buhar, yani karışımdaki sıvı A içeriğindeki artışla birlikte, buhardaki A içeriği artar. Bu ilk olarak D.P. 1881'de Konovalov: Bir sıvıdaki bir maddenin konsantrasyonundaki artışla, buhardaki içeriği artar (D.P. Konovalov'un 1. yasası). Bu nedenle, bu tür bir sıvı karışımının damıtılması sırasında, damıtmanın ilk bölümleri, sonraki bölümlere göre daha yüksek buhar basıncına (yani düşük kaynama noktasına) sahip daha fazla sıvı içerecektir. Damıtma balonunda, damıtma işlemi sırasında kaynaması yüksek sıvı miktarı artar.

Distilat farklı sıcaklık aralıklarında ve farklı alıcılara alındığında böyle bir damıtma, fraksiyonel veya fraksiyonel damıtma olarak adlandırılır. Belirli sıcaklık aralıklarında alınan alıcılardaki sıvılara kesirler denir.

Ayrımsal damıtmayı birkaç kez tekrarlayarak, bir sıvı karışımını neredeyse tamamen ayırmak ve karışımın bileşenlerini saf halde elde etmek mümkündür.

Ayrımsal damıtma ile sıvı karışımlarının daha eksiksiz ve daha hızlı ayrılması, geri akış kondansatörleri veya damıtma kolonlarının kullanılmasıyla tercih edilir. Buhar, buzdolabına kaldırılmadan önce içlerinde kısmen yoğunlaştırılır, bunun sonucunda damıtılmış sıvıdaki düşük kaynama noktalı fraksiyon miktarı büyük ölçüde artar. Böyle bir damıtma (yani bir damıtma kolonu veya geri akış kondansatörü kullanılarak), bir damıtma aparatı kullanılarak gerçekleştirilen birkaç ardışık damıtma işleminin yerine geçer.

Geri akış damıtma ve ayrıca buharla damıtma, indirgenmiş basınç altında damıtma gibi diğer damıtma teknikleri, organik kimya üzerine el kitaplarında ve atölyelerde ele alınmaktadır.

2. Gaz arıtma

çözünürlük madde yeniden kristalleşme süblimasyon

Gazın saf olmayan gazlardan arındırılması, bu safsızlıkları emen maddelerden geçirilerek sağlanır. Örneğin, Kipp cihazında karbondioksit elde edildiğinde, onunla birlikte safsızlıklar ortaya çıkar - hidrojen klorür (hidroklorik asitten) ve su buharı. Bu safsızlıklara sahip karbon dioksit önce suyla bir yıkama şişesinden (hidrojen klorürü emmek için) ve ardından bir kalsiyum klorür tüpünden (su buharını emmek için) geçirilirse, o zaman CO 2neredeyse temiz çıkacaktır.

Bir maddenin saflık derecesini belirlemek için fiziksel ve kimyasal araştırma yöntemleri kullanılır. İlki şunları içerir: sıvı maddeler için - yoğunluğun, kaynama noktasının, kırılma indisinin belirlenmesi; katılar için - erime noktasının ve diğerlerinin belirlenmesi; ikinci yöntemler, safsızlıkların içeriği için kalitatif ve kantitatif kimyasal analizleri içerir.

Kesinlikle saf madde yoktur. Laboratuvar uygulamalarında kullanılan maddeler farklı saflık derecelerine sahiptir. Bir maddede izin verilen maksimum safsızlık miktarı, All-Union Standardı (GOST) tarafından belirlenir.

Kimyasal olarak saf olarak işaretlenen maddeler, inorganik kimya ve kalitatif analiz üzerine laboratuvar çalışmaları için uygundur. (10 içerir -5 - 10-7safsızlıkların yüzdesi) ve h.d.a. (yaklaşık 10-4 içerir % safsızlıklar).

Yeni teknik, safsızlık içeriği 10 mertebesinde olan özel saflıkta - ultra saf veya ekstra saf - maddelerin kullanılmasını gerektiriyordu. -5 - 10-7%. Bunları elde etmek için özel saflaştırma yöntemleri kullanılır. Bu nedenle, yarı iletken malzemelerin derinlemesine saflaştırılması için, eşit olmayan çözünürlükleri nedeniyle sıvı ve katı fazlar arasındaki safsızlıkların eşit olmayan dağılımına dayanan bölge eritme yöntemi yaygın olarak kullanılır. Bu yöntem, ana element içeriği en az %99.99999 olan germanyum elde etmeyi mümkün kılar.

Son derece saf maddeler elde etme yöntemleri özel literatürde tartışılmaktadır.

3. Özel arıtma yöntemleri

3.1 Diyaliz

Pirinç. 4. Karıştırıcılı diyalizör.

Diyaliz için diyalizör adı verilen cihazlar kullanılır (Şekil 4). Farklı tasarımları olabilir. Diyalizörlerle çalışma tekniği çok basittir. Yarı geçirgen bir zar genellikle cihazı iki parçaya ayırır. Aparatın bir yarısı diyaliz edilecek solüsyonla, diğer yarısı ise genellikle yenilenen (sürekli sıvı akışı) saf çözücü ile doldurulur. Saf çözücü değiştirilmezse zarın her iki yanından geçen maddelerin konsantrasyonları eninde sonunda dengelenecek ve diyaliz fiilen duracaktır. Çözücü sürekli olarak güncellenirse, diyaliz edilebilir çözeltiden zara nüfuz edebilen tüm çözünür maddeleri pratik olarak çıkarmak mümkündür.

Çoğu durumda, geleneksel diyaliz yerine elektrodiyaliz kullanılır. Diyalizde elektrik akımının kullanılması süreci hızlandırır ve bir dizi başka fayda sağlar.

3.2 Karmaşıklık

karmaşıklık dır-dir bir saf maddeleri, özellikle inorganik olanları izole etme yöntemlerinden. Kompleks bileşikler suda idareli bir şekilde çözünebilir, ancak organik çözücülerde kolayca çözünebilir veya tam tersi olabilir. İlk durumda, çökeltme yukarıda açıklandığı gibi işlenir. Kompleks bileşik suda kolayca çözünürse, sulu bir çözeltiden uygun bir organik çözücü ile ekstraksiyon yoluyla saf formda geri kazanılabilir veya kompleks şu veya bu şekilde yok edilebilir. (3)

Kompleksleştirme yöntemi, metalleri çok saf bir biçimde izole edebilir. Bu, özellikle organik maddelerle kompleksler şeklinde izole edilebilen nadir ve eser metaller için geçerlidir.

Gaz halindeki maddelerin yarı geçirgen bölmelerden difüzyon hızı, saflaştırılacak maddenin yoğunluğuna ve moleküler ağırlığına bağlıdır ve bunlarla neredeyse ters orantılıdır,

3.3 Bölge eritme

Bölge erimesi, maddenin katı fazı sıvı fazı ile dengede olduğunda, erimiş bir madde ile özel bir ekstraksiyon durumu olarak düşünülebilir. Saflaştırılacak maddede bulunan herhangi bir safsızlığın sıvı fazdaki çözünürlüğü, katı fazdaki çözünürlüğünden farklı ise, bu safsızlıktan saflaştırma teorik olarak mümkündür*. Bu yöntem, düşük buhar basıncına sahip olan veya damıtma sırasında ayrışan bu tür bileşiklerin (ağırlıklı olarak organik) saflaştırılması için özellikle değerlidir. (4) Düşük termal iletkenliğe sahip bileşikler için, dielektrik dirençli yüksek frekanslı ısıtma uygulanarak bir erime bölgesi oluşturulabilir. Bölge eritme yöntemi, başlangıç maddelerinin tam olarak kullanılmasını mümkün kılar ve büyük tek kristal organik maddeler ve bazı metaller (örneğin, alüminyum, germanyum, vb.) elde etmeyi mümkün kılar.

En basit haliyle, metallere uygulanan bölge eritme, erimiş bir bölgenin bir metal çubuk boyunca yavaşça hareket etmesinden oluşur.

Bölge eritme yöntemi, saf organik bileşiklerin hazırlanması için yaygın olarak kullanılabilir. (5)

Bölge eritme yönteminin enstrümantasyonu, alınan maddelerin özelliklerine bağlıdır ve bu durumda herhangi bir standart aparat önermek zordur. (7)

3.4 Kromatografi

Kromatografi Yöntemi saf müstahzarların elde edilmesinin yanı sıra başlangıç solüsyonundaki içeriği çok küçük olan maddelerin konsantre edilmesi için özellikle önemlidir. Bu yöntem kullanılarak yüksek saflıkta nadir toprak ve saurap elementleri elde edildi. Pek çok farmasötik ve organik müstahzar bu yöntemle saflaştırılır ve saf halde elde edilir. Neredeyse tüm durumlarda, görev bir maddeyi çözeltideki bir karışımdan saflaştırmak veya ayırmak olduğunda, kromatografi ve iyon değişimi güvenilir yöntemler olabilir.

Sephadex, suda şişen küçük taneler şeklinde üretilir. (9)

4. Deneysel kısım

Bakır sülfatın yeniden kristalleştirme ile saflaştırılması

Bakır sülfat çözünürlük tablosunu (Ek No. 1) kullanarak, 80'de doymuş böyle bir miktarı hazırlamak için ne kadar su ve bakır sülfat alınması gerektiğini hesaplayın. º Daha sonra 0'a soğutulduktan sonra bir tuz çözeltisi ile º C 10 g CuSO4 salar 5 saat 2Ah

Bakır sülfat, az miktarda potasyum klorür ve ayrıca çözünmeyen safsızlıklar (kum, kömür parçaları) ile kirlenir. Bu nedenle hesaplanandan %10 daha fazla alınması gerekir.

Damıtılmış suyun hesaplanan hacmini bir silindirle ölçün, 50 ml'lik bir mikro bardağa dökün, kaynamaya başlayana kadar ısıtın ve bir cam çubukla karıştırarak bir bakır sülfat örneğini çözün.

Hazırlanan çözeltinin klorür iyonları içerdiğinden emin olun. Bunu yapmak için konik bir test tüpüne 3 damla solüsyon dökün, 1 damla AgNO solüsyonu ekleyin 3ve 2 damla nitrik asit. Beyaz bir çökelti düşüyor.

Klorür iyon testinden sonra, kaynama noktasına kadar ısıtılan bakır sülfat çözeltisi, Şekil 1'de gösterilen sıcak filtrasyon hunisinden süzülür. 4 (çözünmeyen safsızlıkların ayrılması). Bu tür bir filtreleme sırasında doymuş bir çözelti soğutulmayacaktır, bu da maddenin filtre üzerinde kristalleşmeyeceği ve böylece filtreleme işlemini zorlaştırmayacağı anlamına gelir. Huni, elektrik akımı açılarak ısıtılır.

Filtrelemeyi hızlandırmak için önceden hazırlanması gereken kıvrımlı bir filtre kullanılması önerilir. Pürüzsüz (basit) filtreler üretme yöntemi, Şek. 5. Katlanmış bir filtre (Şekil 6) şu şekilde yapılır: önce büyük, pürüzsüz bir filtre yapılır, ardından ikiye katlanır ve her bir yarım, bir armonika gibi bir yönde ve diğer yönde birkaç kez bükülür. Filtre, huninin kenarlarına 5 - 10 mm kadar ulaşmamalıdır.

Süzüntüyü bir cam çubukla karıştırarak önce oda sıcaklığına, ardından 0°C'ye soğutun. º C (su ve buz içeren bir kristalleştiricide).

Çöken tuz kristallerini süzerek ana likörden ayırın. Filtreleme en iyi şekilde bir Buchner hunisi üzerinde azaltılmış basınç altında gerçekleştirilir. Bu, filtreleme işlemini büyük ölçüde hızlandırır. Lastik tıpalı bir Buechner hunisi, Bünsen şişesine (işlemli kalın duvarlı şişe) yerleştirilir. Huni plakasına, plakaya daha sıkı oturması için suyla nemlendirdiğim gözenekli bir filtre kağıdı çemberi yerleştirilir, huni filtrelenmiş bir çözelti ile doldurulur ve yanal işlem bir su pompasına bağlanır. Bir Buchner hunisi kullanılarak yapılan filtreleme, şekil 2'de gösterilmektedir. 7.

Tuz kristallerini huniden çıkarın ve artık kuru cam çubuğa yapışmayana kadar filtre kağıdı tabakaları arasında sıkın. Ortaya çıkan tuzu teknokimyasal terazide tartın. Hesaplanan CuSO miktarını alarak tuzun yüzde verimini belirleyin 45 saat 2Teorik olarak %100 öne çıkması gereken O.

Saflaştırılmış tuz çözeltisini ve ana likörü klorür iyonu varlığı açısından test edin.

4.1 Bir problem çözümü örneği

80'de doymuş böyle bir miktar hazırlamak için kaç gram su ve bakır sülfat alınmalıdır? º 0'a soğutulduğunda bir çözeltiden º 5 g bakır sülfat tahsis etmekle?

Çözüm: Çözünürlük tablosundan (Ek 1), x g CuSO'nun 100 g doymuş bir çözelti içinde alınması gerektiğini buluyoruz. 45 saat 2O. 0'da ise º 5 gr bakır sülfat düştüğü için çözeltide (x-5) gr kalır. Susuz tuz açısından, bu (x - 5) olacaktır: veya d. içeren çözelti miktarını hesaplayın

tuz:

100 g çözeltide 12,9 g susuz tuz bulunur.

bir = g.

80'e ısıtıldığında? Miktarda doymuş bir çözelti elde ederiz.

Bakır sülfat içerecektir.

Bu sayı x'tir. Daha sonra

Dolayısıyla x=25.3g.

80 yaşında mı? Hesaplanan tuz miktarı ile doyurulur

g çözümü

su alınmalı

46,5 gr - 25,3 gr = 21,2 gr veya 21,2 ml.

Bu sorunu farklı bir şekilde çözmek için, aynı miktardaki suya düşen tuz miktarının ön hesabını yaparak.

9 gr CuSO 434,9 × 1,56 = 54,44 g CuSO'ya karşılık gelir 4?5H 2O ve 12.9 g CuSO 4 - 20.12CuSO 4?5H 2O. Doymuş çözeltide:

80 yaşında mı? 54.44 g CuSO için C 4?5H 2O, 45,56 g H2'ye karşılık gelir Ö

С20.12 CuSO 4?5H2 079.88H 2Ö

СXCuSO 4?5H2 045.56H 2Ö

Çözelti 80'den 0'a soğutulduğunda? Şunları elde ederiz:

44 - 11.47 \u003d 42.97 gr bakır sülfat.

Su ve tuz miktarı şu orandan bulunur:

97 gr CuSO 4?5H 2O - 45,56 gr H 2Ö

5 CuSO 4?5H2 O-yH 2Ö

42.97 gr CuSO 4?5H 2O, 54.44 g CuSO4'ten çökelir ?5H 2Ö

5 CuSO 4?5H 2ÖzCuSO4 ?5H 2Ö

Öyle olabilir:

rCuSO 4?5H 2o maçlar CuSO 4. 80 yaşında mı? Bununla birlikte x g CuSO almak gerekir 4 vyg çözümü. Daha sonra

5 g CuSO çöktükten sonra 0°C'de 4?5H 2O veya 12.82 CuSO 4x ağırlığı 12,82 g azalır (x - 12,82) g CuSO kalır 4(y - 20) g çözelti içinde. Araç

Ama x=0.349y.

Daha sonra Burada y=46.54 g çözelti. X \u003d 0,349?46,54 g \u003d 16,24 g CuSO 4veya 25.3 g CuSO 4?5H 2O. Su alınması gerekenler: 46,54 gr - 25,33 gr = 21,2 gr veya 21,2 ml.

Çözüm

Bu ders kağıdında, kimyada maddeleri saflaştırmak için en çok kullanılan yöntemlerden bazıları (yeniden kristalleştirme, süblimasyon, damıtma vb.) ele alınmıştır.

Bu yöntemler oldukça etkilidir ve sıklıkla uygulanabilir, avantajları, iş için gerekli ekipmanın ucuzluğu ve temizleme hızında yatmaktadır, ancak hepsinin bir dezavantajı vardır, önerilen yöntemlerden hiçbiri ultra saf bir madde elde etmek için kullanılamaz. .

Bilimimiz durmuyor ve daha karmaşık ve hassas ekipman kullanarak maddelerin saflaştırılması için yeni yöntemler var. Bu çalışmada kromatografi, diyaliz, kompleks oluşumu vb. ele alındı.Bu yöntemleri kullanarak ultra saf bir madde elde edebiliriz. Ama yine de pahalılar ve hiçbiri evrensel değil.

Endüstride ve bilimsel deneylerde giderek daha fazla talep gören ultra saf maddeler elde etmek için yeni yöntemler sürekli geliştirileceğinden, maddelerin saflaştırılması konusu ilgili olmaya devam edecektir.

Kullanılan kaynakların ve literatürün listesi

1. Pfain V. J. Bölge eritme / V. J. Pfain - M .: Metallurgizdat, 1960. - 384 s.

2. Herington E. Zoya organik maddelerin eritilmesi / E. Herington; başına. İngilizceden. - M.: Mir, 1965. - 547 s.

Abakumov B. I. Bölge eritme için kurulum / B. I. Abakumov, E. E. Konovalov. - M. : RZhKhim, 1964, 367 s.

Shplkin AI Düşük yüzey gerilimli maddelerin potasız bölge eritilmesi için kurulum / IA Shplkin, AA Kiliev. - M. : RZhKhim, 1964. - 230 s.

Musso H. Kimyada yeni ayırma yöntemleri üzerine / N. Musso; başına. İngilizceden. -M. : RZhKhim, 1958. - 654 s.

Linstead R. Maddelerin kromatografik saflaştırma ve izolasyon yöntemleri üzerine / R. Linstead; başına. İngilizceden. - M. : İzdatinlit, 1959. - 476 s.

Gorshkov V. I. / I. V. Gorshkov, V. A. Fedorov, A. M. Tolmachev. - M. : RZhKhim, 1966. - 187 s.

Niysel V. Difüzyon hızlarındaki farka göre çözünmüş maddelerin ayrıştırılması yöntemi üzerine / V. Niysel; başına. İngilizceden. - M. : RZhKhim, 1964. - 479 s.

Shield-Knetch N. Kristalleşen maddelerin ayrılması / N. Shield-Knetch; başına. İngilizceden. - M. : RZhKhim, 1964. - 169 s.

Maley L. Bir maddenin düşük ve yüksek molekül ağırlıklı maddelere jel içerisine penetrasyonu esasına dayanan kromatografinin uygulanması / L. Maley; başına. İngilizceden. - M. : RZhKhim, 1965. - 540 s.

benzer makaleler

Tartışmak:

Düşük patogenezi: Geç gebelik tespiti.Teşhis.Obstetrik...
Gastroenterolojide Sitoliz Sendromu: Genel Pratisyenlikte Hastaların Yönetimi: Aktivitesini gösteren bir laboratuvar semptomları kompleksi...
Beyin ve yörünge damarlarının ultrason dopplerografisi: AN Petrukhin, I.A. Loskutov. Yol hastanesi onları. ÜZERİNDE. Semaşko, Moskova...
İlk kan grubu ile ne yememeli İlk olumlu ne yiyebilirsin: Marina Ignatieva Okuma süresi: 8 dakika A A Yüksek bağışıklık sayesinde ...