Úvod.
Pri používaní činidiel, ktoré reagujú s vodou alebo kyslíkom vo vzduchu, sú niekedy potrebné dôkladne suché podmienky alebo podmienky bez kyslíka. Na bezpečné a efektívne používanie týchto činidiel by sa sklenené nádoby mali vysušiť v peci alebo plameňom a potom by sa mal vzduch vytlačiť suchým inertným plynom (často dusíkom alebo argónom). Tým sa v prístroji vytvorí "inertná atmosféra", ktorá nebude reagovať s činidlami.
Nastavenie reakcie.
Každá reakcia si vyžaduje pridanie niekoľkých činidiel, často v predpísanom poradí. Pri vykonávaní reakcie citlivej na vzduch si pridávanie činidiel bez toho, aby sa do systému dostal vzduch alebo vlhkosť, vyžaduje opatrnosť a zručnosť. Spôsob pridávania jednotlivých činidiel závisí od povahy reakcie. Reakcie môžu byť citlivé na vzduch z hľadiska činidiel, ako sú n-BuLi alebo Grignardove činidlá, alebo môže byť citlivý na vzduch len produkt reakcie, napríklad organokovový komplex.
Ak je potrebné reakciu uskutočniť v inertnej atmosfére, najprv naplňte prázdnu aparatúru inertným plynom. Potom pridajte (rýchlo!) rozpúšťadlá a činidlá, prefúknite banku inertným plynom, ochlaďte (ak je to potrebné). Reakcia prebieha pod minimálnym pretlakom inertného plynu. Pretlak sa vytvára krátkym (niekoľko mm) stĺpcom inertnej kvapaliny naliatej do kvapalinovej clony na výstupe tohto zariadenia. Syntéza sa uskutočňuje starostlivým dodržiavaním postupu, udržiavaním režimu chladenia (ohrievania) a rýchlosti pridávania činidiel. Na obr. 1 je znázornený prístroj na vykonávanie syntézy v inertnej atmosfére s chladením s reguláciou teploty. Výsledná zmes sa na konci syntézy spracuje v prísnom súlade s postupom. Najjednoduchšou metódou izolácie cieľovej zlúčeniny je filtrácia. V niektorých prípadoch je možné izolovať čistý produkt destiláciou (destiláciou s vodnou parou) priamo z reakčnej zmesi. V iných prípadoch je prvým stupňom spracovania reakčných zmesí zhášanie reaktívnych činidiel a medziproduktov (voda, roztoky kyselín alebo zásad), neutralizácia kyslých alebo zásaditých katalyzátorov, separácia nerozpustných zlúčenín filtráciou, extrakcia produktu z anorganickej alebo vodnej fázy a jeho koncentrácia. V tomto prípade sa používa najmä extrakcia.
Ak je potrebné reakciu uskutočniť v inertnej atmosfére, najprv naplňte prázdnu aparatúru inertným plynom. Potom pridajte (rýchlo!) rozpúšťadlá a činidlá, prefúknite banku inertným plynom, ochlaďte (ak je to potrebné). Reakcia prebieha pod minimálnym pretlakom inertného plynu. Pretlak sa vytvára krátkym (niekoľko mm) stĺpcom inertnej kvapaliny naliatej do kvapalinovej clony na výstupe tohto zariadenia. Syntéza sa uskutočňuje starostlivým dodržiavaním postupu, udržiavaním režimu chladenia (ohrievania) a rýchlosti pridávania činidiel. Na obr. 1 je znázornený prístroj na vykonávanie syntézy v inertnej atmosfére s chladením s reguláciou teploty. Výsledná zmes sa na konci syntézy spracuje v prísnom súlade s postupom. Najjednoduchšou metódou izolácie cieľovej zlúčeniny je filtrácia. V niektorých prípadoch je možné izolovať čistý produkt destiláciou (destiláciou s vodnou parou) priamo z reakčnej zmesi. V iných prípadoch je prvým stupňom spracovania reakčných zmesí zhášanie reaktívnych činidiel a medziproduktov (voda, roztoky kyselín alebo zásad), neutralizácia kyslých alebo zásaditých katalyzátorov, separácia nerozpustných zlúčenín filtráciou, extrakcia produktu z anorganickej alebo vodnej fázy a jeho koncentrácia. V tomto prípade sa používa najmä extrakcia.
Obr. 1
Experimentálne zostavy.
Reakcie sa nastavujú rovnakým spôsobom ako reakcie necitlivé na vzduch, ale s trojhrdlou alebo Schlenkovou bankou namiesto tradičnej banky s okrúhlym dnom. Schlenkove banky majú kohútik na pripojenie prístroja k vedeniu inertného plynu a kontrolu prístupu k inertnému plynu, zatiaľ čo trojhrdlá banka vyžaduje na tento účel ďalší adaptér. Najjednoduchší spôsob nastavenia reakcie je najprv zostaviť všetky sklenené nádoby a potom použiť cyklus evakuácie a doplnenia, aby sa zabezpečila inertná atmosféra pred pridaním činidiel. Je však možné naplniť každý kus zariadenia samostatne a zostaviť súpravu s pozitívnym prietokom inertného plynu vychádzajúcim z každého kusu skleneného riadu, t. j. do prístroja prúdi dostatočné množstvo plynu, aby sa napríklad pri odstránení zátky uvoľnil stály prúd. Tento postup je časovo náročnejší, ale môže byť užitočnou technikou, ak potrebujete pridať alebo odobrať kus sklenenej nádoby v polovici experimentu (pozri ďalej). Typické nastavenia reakcií sú znázornené na obr. 2.
.
Ďalším rozdielom v porovnaní so vzduchovo stabilnou chémiou je, že všetky spoje brúseného skla musia byť namazané, aby sa zabezpečilo vzduchotesné utesnenie a zabránilo sa napríklad kontaminácii O2. V laboratóriách organickej chémie sa často odporúča ponechať spoje nenamazané, pretože tuk sa môže dostať do reakčnej zmesi a kontaminovať reakciu a spektrá. Z podobných dôvodov by sa spoje nemali nadmerne premazávať pri chemickej práci citlivej na vzduch. Jemná vrstva rovnomerne naneseného tuku je lepšia ako hrubá vrstva, ktorá presakuje z hornej a dolnej časti spoja. Ak chcete získať tenkú vrstvu, naneste dva prúžky maziva, na opačných stranách vonkajšieho spoja akéhokoľvek skleneného predmetu, vložte do hrdla alebo vnútorného spoja a jemne otáčajte oboma časťami, aby sa mazivo rovnomerne rozložilo (obr. 3). Medzi povrchmi spoja by mal vzniknúť číry súvislý film.
Občas bude potrebné v priebehu reakcie pridať alebo odobrať nejaký sklenený predmet, napríklad prídavný lievik. Ak chcete pridať kus skla, uistite sa, že je čistý a suchý od akéhokoľvek čistiaceho rozpúšťadla alebo vody a všetky spoje sú namazané tukom. Pripojte ho k vedeniu inertného plynu a naplňte ho. Uistite sa, že sú dva pozitívne toky inertného plynu, t. j. že plyn prúdi z nádoby: jeden tok vychádza z reakčnej nádoby a druhý zo skleneného riadu, ktorý sa má pripojiť. Keď z každej časti prístroja prúdi stály prúd inertného plynu, zátka z reakčnej nádoby sa môže odstrániť a na jej miesto sa pridá sklenený riad. Ak chcete odstrániť sklenený riad počas reakcie, jednoducho zabezpečte, aby z reakčnej nádoby prúdil pozitívny tok inertného plynu, a až potom odstráňte sklenený riad a nahraďte ho zátkou alebo uzáverom.
Mazanie spojov .
Spoje brúseného skla sú vyrobené tak, aby na seba celkom dobre pasovali, a napriek tomu nie sú dokonale vzduchotesné. V niektorých situáciách (napr. pri použití zníženého tlaku vo vnútri prístroja alebo inertnej atmosféry) sa musí každý spoj namazať tukom, aby sa zabezpečilo dobré utesnenie. Tuk sa používa aj vždy, keď môže byť spoj v kontakte s vysoko zásaditým roztokom, pretože zásadité roztoky môžu vytvárať kremičitany sodíka a leptať sklo.
Mazivo sa môže nanášať injekčnou striekačkou plnou maziva (obr. 4 a), drevenou špáradlom alebo špáradlom. Mazivo by sa malo zľahka nanášať po častiach okolo vonkajšieho spoja, bližšie k sklenenému koncu ako ku koncu, ktorý bude v kontakte s činidlami (obr. 4 a). Ak sa tuk nechá v blízkosti konca, ktorý bude v kontakte s činidlami, existuje možnosť, že činidlo rozpustí tuk a kontaminuje sa. Potom by sa mal spojiť ženský spoj a spoje by sa mali pootočiť, aby sa mazivo rozotrelo v tenkej vrstve. Spoj by mal byť priehľadný po celom obvode spoja, ale len do hĺbky jednej tretiny až polovice spoja (obr. 4 b). Ak sa celý spoj stane priehľadným alebo ak je vidieť, že mazivo vyteká zo spoja, použilo sa príliš veľa maziva (obr. 4 c). Prebytočné mazivo by sa malo zotrieť utierkou KimWipe (jedna je použitá na obr. 5).
Mazivo sa môže nanášať injekčnou striekačkou plnou maziva (obr. 4 a), drevenou špáradlom alebo špáradlom. Mazivo by sa malo zľahka nanášať po častiach okolo vonkajšieho spoja, bližšie k sklenenému koncu ako ku koncu, ktorý bude v kontakte s činidlami (obr. 4 a). Ak sa tuk nechá v blízkosti konca, ktorý bude v kontakte s činidlami, existuje možnosť, že činidlo rozpustí tuk a kontaminuje sa. Potom by sa mal spojiť ženský spoj a spoje by sa mali pootočiť, aby sa mazivo rozotrelo v tenkej vrstve. Spoj by mal byť priehľadný po celom obvode spoja, ale len do hĺbky jednej tretiny až polovice spoja (obr. 4 b). Ak sa celý spoj stane priehľadným alebo ak je vidieť, že mazivo vyteká zo spoja, použilo sa príliš veľa maziva (obr. 4 c). Prebytočné mazivo by sa malo zotrieť utierkou KimWipe (jedna je použitá na obr. 5).
Ak chcete po ukončení procesu vyčistiť spoj od maziva, zotrite väčšinu maziva pomocou papierovej utierky alebo utierky KimWipe. Potom navlhčite utierku KimWipe trochou uhľovodíkového rozpúšťadla a navlhčenou utierkou KimWipe potrite spoj, aby sa rozpustilo mazivo (obr. 5). Uhľovodíkové rozpúšťadlá (napr. hexány) fungujú na rozpúšťanie zvyškov maziva oveľa lepšie ako acetón.
.
Pridávanie pevných látok stabilných na vzduchu na začiatku reakcie.
Pevnú látku možno pridať v ktorejkoľvek fáze reakcie, ak však môžete, pridajte do reakčnej banky najprv všetky pevné látky, pretože po pridaní kvapaliny je manipulácia s nimi ťažšia. Ak je tuhá látka stabilná na vzduchu, môže sa pridať priamo do banky na začiatku reakcie, ako je opísané nižšie.
Pridanie tuhých látok stabilných na vzduchu na začiatku reakcie.
Pridanie tuhých látok stabilných na vzduchu na začiatku reakcie.
- Odvážte tuhú látku a pridajte ju do čistej a suchej Schlenkovej banky alebo trojhrdlej banky s okrúhlym dnom, ako je to vhodné pre vykonávanú reakciu.
- Banku zazátkujte namastenou zátkou z brúseného skla.
- Pripojte banku k vedeniu inertného plynu.
- Opatrne otvorte banku k vedeniu, pričom dávajte pozor, aby sa tuhá látka/prach nevyfúkla. To by malo za následok, že v reakcii by bolo menej činidla, ako sa pôvodne vypočítalo.
- Uistite sa, že je banka naplnená inertným plynom a otvorená na potrubí tak, aby do nej prúdil pozitívny plyn, skôr ako pridáte čokoľvek ďalšie.
Pridávanie tuhej látky citlivej na vzduch na začiatku reakcie.
Najlepší spôsob, ako pridať tuhú látku citlivú na vzduch ako prvé činidlo, je použiť váhu v rukavicovom boxe na odváženie tuhej látky a vložiť ju do banky, všetko v inertnej atmosfére. Mnohé tuhé látky citlivé na vzduch sa trvalo skladujú v rukavičkovej skrinke.
Pridávanie pevných látok v polovici reakcie.
Pridanie tuhej látky citlivej na vzduch.
- Odvážte požadované množstvo tuhej látky do fľaštičky alebo vážičky.
- Zabezpečte, aby do reakčnej nádoby prúdil inertný plyn. Uistite sa, že nádoba je otvorená k vedeniu inertného plynu a že cez bublinkovač prúdia 2 - 3 bubliny za sekundu.
- Odstráňte zátku reakčnej nádoby.
- Do otvoreného hrdla umiestnite lievik na prášok. Zabráni sa tak prilepeniu tuhej látky na namazané hrdlo pri jej pridávaní. Ak nemáte práškový lievik, rovnako dobre poslúži aj kúsok papiera ohnutý do tvaru kužeľa - len sa uistite, že jeho koniec je nižšie ako základňa hrdla.
- Opatrne nalejte tuhú látku do reakcie cez lievik. Pozitívne prúdenie inertného plynu z banky môže spôsobiť stratu časti tuhej látky, najmä ak ide o prášok, ak je otvor zablokovaný, preto ak pridávate veľa prášku, pridávajte ho pomaly a po malých dávkach. Dávajte pozor, aby ste nevdýchli žiadny prášok prenášaný vzduchom. Prípadne držte lievik tak, aby bol spoj vo vnútri hrdla banky, ale medzi spojom a hrdlom bola medzera. To poskytne inertnému plynu priestor na únik bez toho, aby fúkal cez lievik a všade rozfúkal prášok. Problém tejto metódy spočíva v tom, že je väčšia pravdepodobnosť, že sa prášok prilepí na namazané hrdlo banky.
- Po pridaní všetkej tuhej látky odstráňte lievik a zátku vymeňte.
Pridanie tuhej látky citlivej na vzduch
Tuhé látky citlivé na vzduch by sa mali pridávať v rukavičkovej komore, ako je opísané vyššie. Pri niektorých reakciách však nie je možné premiestniť celú aparatúru alebo reakčnú nádobu do rukavicového boxu, napríklad pri pridávaní pri premenlivej teplote. V takom prípade existujú dva možné prístupy: A) použitie trubice na pridávanie pevnej látky a B) rozpustenie pevnej látky, ktorá sa pridáva ako roztok.
A ) Rúrka na pridávanie tuhých látok
Skúmavka na pridávanie tuhých látok je jednoduchý kus skleneného riadu podobný skúmavke, ale s ohybom a s brúseným skleneným spojom vhodným na umiestnenie do hrdla reakčnej nádoby (obr. 13). Niektoré majú Schlenkov alebo Youngov kohútik, ktorý umožňuje kontrolu vnútornej atmosféry a prietoku plynu. Zmes citlivá na vzduch sa umiestni do trubice v rukavičkovej skrinke (pozri vyššie) a trubica sa uzavrie uzáverom alebo zátkou v závislosti od typu spoja (obr. 6, A). Po vyvedení mimo rukavičkového boxu sa trubica pripojí k vedeniu inertného plynu štandardným postupom. Uzáver sa odstráni pod pozitívnym prúdom inertného plynu a trubica sa vloží do hrdla banky tiež pod pozitívnym prúdom inertného plynu (obr. 6, B). Trubicou sa potom môže otáčať alebo jemne poklepávať, aby sa tuhá látka dostala do reakčnej nádoby. Ak používate trubicu na pridávanie tuhých látok bez kohútika, môžete zaviesť sekundárny prúd inertného plynu pomocou zostavy znázornenej na obr. 6, C. Tým sa zabezpečí prikrývka inertným plynom počas otvárania a pripájania trubice k banke. Táto technika je užitočná aj vtedy, ak potrebujete otvoriť ampulku s pevnou látkou citlivou na vzduch.
A ) Rúrka na pridávanie tuhých látok
Skúmavka na pridávanie tuhých látok je jednoduchý kus skleneného riadu podobný skúmavke, ale s ohybom a s brúseným skleneným spojom vhodným na umiestnenie do hrdla reakčnej nádoby (obr. 13). Niektoré majú Schlenkov alebo Youngov kohútik, ktorý umožňuje kontrolu vnútornej atmosféry a prietoku plynu. Zmes citlivá na vzduch sa umiestni do trubice v rukavičkovej skrinke (pozri vyššie) a trubica sa uzavrie uzáverom alebo zátkou v závislosti od typu spoja (obr. 6, A). Po vyvedení mimo rukavičkového boxu sa trubica pripojí k vedeniu inertného plynu štandardným postupom. Uzáver sa odstráni pod pozitívnym prúdom inertného plynu a trubica sa vloží do hrdla banky tiež pod pozitívnym prúdom inertného plynu (obr. 6, B). Trubicou sa potom môže otáčať alebo jemne poklepávať, aby sa tuhá látka dostala do reakčnej nádoby. Ak používate trubicu na pridávanie tuhých látok bez kohútika, môžete zaviesť sekundárny prúd inertného plynu pomocou zostavy znázornenej na obr. 6, C. Tým sa zabezpečí prikrývka inertným plynom počas otvárania a pripájania trubice k banke. Táto technika je užitočná aj vtedy, ak potrebujete otvoriť ampulku s pevnou látkou citlivou na vzduch.
B ) Pridávanie tuhej látky citlivej na vzduch vo forme roztoku.
Pravdepodobne najjednoduchším a najefektívnejším spôsobom pridávania tuhej látky citlivej na vzduch je navážiť ju do samostatnej, čistej, suchej Schlenkovej banky v inertnej atmosfére a rozpustiť ju vo vhodnom rozpúšťadle. Výsledný roztok sa potom môže pridať do reakčnej zmesi prostredníctvom kanyly (pozri ďalej).
Pravdepodobne najjednoduchším a najefektívnejším spôsobom pridávania tuhej látky citlivej na vzduch je navážiť ju do samostatnej, čistej, suchej Schlenkovej banky v inertnej atmosfére a rozpustiť ju vo vhodnom rozpúšťadle. Výsledný roztok sa potom môže pridať do reakčnej zmesi prostredníctvom kanyly (pozri ďalej).
Pridávanie rozpúšťadiel a kvapalín.
Kvapaliny sa môžu do nádob alebo z nádob pripojených na potrubie inertného plynu a v inertnej atmosfére ľahko prenášať buď injekčnou striekačkou, alebo obojstrannou ihlou z nehrdzavejúcej ocele, nazývanou kanyla. To, čo použijete, závisí od množstva a reaktivity prenášanej kvapaliny a do určitej miery aj od konštrukcie nádoby, z ktorej sa kvapalina prenáša. Všeobecne platí, že injekčnou striekačkou možno preniesť maximálne 50 ml, zatiaľ čo väčšie množstvá sa zvyčajne prenášajú kanylou.
Injekčné techniky.Mnohé chemikálie citlivé na vzduch sa dodávajú ako roztoky vo fľašiach naplnených dusíkom, ktoré sú uzavreté septom, a malé objemy (do 25 ml) týchto roztokov sa najlepšie prenášajú do prístroja pomocou sklenených striekačiek. Podobne aj kvapaliny citlivé na vzduch sa môžu pridávať do reakcie pomocou injekčnej striekačky.
*Poznámka: Pri odstraňovaní reagencií citlivých na vzduch z fliaš naplnených dusíkom musíte objem odstránenej kvapaliny nahradiť inertným plynom (dusíkom) z plynovej fľaše alebo balóna prostredníctvom ihly, inak sa do fľaše v dôsledku vytvoreného vákua vtiahne vzduch (voda, kyslík a oxid uhličitý).
Injekčné striekačky.
Sklenené, plynotesné injekčné striekačky s Luerovým uzáverom sú najuniverzálnejším typom striekačky a dodávajú sa v rôznych veľkostiach. Luerov zámok umožňuje uzamknúť ihlu z nehrdzavejúcej ocele na konci injekčnej striekačky, takže nehrozí, že by ihla počas procesu prenosu vypadla z injekčnej striekačky (obr. 13). Medzi rôzne typy striekačiek patria aj striekačky s piestami (piestami) s teflónovou špičkou, ktoré sú o niečo drahšie. Pred použitím injekčnej striekačky vždy skontrolujte, či je funkčná, a to tak, že nasajete trochu rozpúšťadla, ktoré sa má použiť, a uistite sa, že do striekačky nie je nasatý vzduch buď cez Luerov zámok, alebo do medzery medzi striekačkou a piestom. Ak je všetko v poriadku, rozoberte injekčnú striekačku a ihlu, vysušte ju v sušičke pri teplote 120 °C (nie ak má teflónový hrot) a nechajte vychladnúť v exsikátore. Po prenose činidla citlivého na vzduch musíte ihneď vyčistiť striekačku a ihlu vhodnou metódou, pretože vzduch sa dostane do ihly a striekačky a rozloží činidlo, čo spôsobí zaseknutie striekačky alebo zablokovanie ihly.
*Poznámka: Pri odstraňovaní reagencií citlivých na vzduch z fliaš naplnených dusíkom musíte objem odstránenej kvapaliny nahradiť inertným plynom (dusíkom) z plynovej fľaše alebo balóna prostredníctvom ihly, inak sa do fľaše v dôsledku vytvoreného vákua vtiahne vzduch (voda, kyslík a oxid uhličitý).
Injekčné striekačky.
Sklenené, plynotesné injekčné striekačky s Luerovým uzáverom sú najuniverzálnejším typom striekačky a dodávajú sa v rôznych veľkostiach. Luerov zámok umožňuje uzamknúť ihlu z nehrdzavejúcej ocele na konci injekčnej striekačky, takže nehrozí, že by ihla počas procesu prenosu vypadla z injekčnej striekačky (obr. 13). Medzi rôzne typy striekačiek patria aj striekačky s piestami (piestami) s teflónovou špičkou, ktoré sú o niečo drahšie. Pred použitím injekčnej striekačky vždy skontrolujte, či je funkčná, a to tak, že nasajete trochu rozpúšťadla, ktoré sa má použiť, a uistite sa, že do striekačky nie je nasatý vzduch buď cez Luerov zámok, alebo do medzery medzi striekačkou a piestom. Ak je všetko v poriadku, rozoberte injekčnú striekačku a ihlu, vysušte ju v sušičke pri teplote 120 °C (nie ak má teflónový hrot) a nechajte vychladnúť v exsikátore. Po prenose činidla citlivého na vzduch musíte ihneď vyčistiť striekačku a ihlu vhodnou metódou, pretože vzduch sa dostane do ihly a striekačky a rozloží činidlo, čo spôsobí zaseknutie striekačky alebo zablokovanie ihly.
Postupy krok za krokom.
Techniky uvedené v tejto časti používajú balóny s plynným dusíkom na vytvorenie inertných atmosférických podmienok v banke s okrúhlym dnom a injekčné striekačky na prenos kvapalín z fliaš so suchými činidlami. Tieto techniky sa dajú ľahko prispôsobiť na použitie s plynovým rozdeľovačom, ak je k dispozícii.
Príprava balónika s inertným plynom
1. Pripravte si nástavec s ihlou na balónik: Odrežte koniec plastovej 1ml injekčnej striekačky a nasaďte hlaveň na kus hrubej gumovej hadičky. Na gumovú hadičku pripevnite balónik s héliom a všetky spoje utesnite parafóliou. Prípadne pripevnite balónik priamo k 2 - 3 ml plastovej injekčnej striekačke.
2. Balónik naplňte pripojením k hadičke na regulátore nádrže s inertným plynom (dusíkom alebo argónom, obr. 7, a). Otvorte regulátor plynu, aby ste naplnili balónik na priemer 7" - 8" (obr. 7, b). [Pri použití s veľmi citlivými činidlami by mal plyn najprv prejsť cez stĺpec sušiaceho činidla.]
3. Balónik držte pri tele a otáčajte ním, aby ste zabránili úniku plynu. Potom na koniec injekčnej striekačky pevne pripevnite zelenú ihlu (č. 21, 0,8 mm × 25 mm ,bezpečnostné upozornenie: veľmi ostrá!) (obr. 7, c).
4. Aby ste zabránili úniku plynu po rozbalení balónika, vložte ihlu do gumovej zátky (obr. 7, d). Balónik teraz môžete odložiť, kým sa pripravia ostatné časti zostavy.
1. Pripravte si nástavec s ihlou na balónik: Odrežte koniec plastovej 1ml injekčnej striekačky a nasaďte hlaveň na kus hrubej gumovej hadičky. Na gumovú hadičku pripevnite balónik s héliom a všetky spoje utesnite parafóliou. Prípadne pripevnite balónik priamo k 2 - 3 ml plastovej injekčnej striekačke.
2. Balónik naplňte pripojením k hadičke na regulátore nádrže s inertným plynom (dusíkom alebo argónom, obr. 7, a). Otvorte regulátor plynu, aby ste naplnili balónik na priemer 7" - 8" (obr. 7, b). [Pri použití s veľmi citlivými činidlami by mal plyn najprv prejsť cez stĺpec sušiaceho činidla.]
3. Balónik držte pri tele a otáčajte ním, aby ste zabránili úniku plynu. Potom na koniec injekčnej striekačky pevne pripevnite zelenú ihlu (č. 21, 0,8 mm × 25 mm ,bezpečnostné upozornenie: veľmi ostrá!) (obr. 7, c).
4. Aby ste zabránili úniku plynu po rozbalení balónika, vložte ihlu do gumovej zátky (obr. 7, d). Balónik teraz môžete odložiť, kým sa pripravia ostatné časti zostavy.
Príprava banky s činidlom
5. Odstráňte povrchovú vodu z reagenčnej banky (prípadne s miešadlom) tak, že banku vysušíte plameňom alebo ju na niekoľko hodín vložíte do horúcej rúry. Bezpečnostné upozornenie: banka bude veľmi horúca! Na manipuláciu s horúcim sklom používajte hrubé rukavice.
6. Okamžite vložte gumovú prepážku (obr. 8, a) do škáry z brúseného skla. Preložte jednu stranu prepážky cez okraj banky a držte ju na mieste, pričom preložte aj opačné strany (obr. 8, b-d). V hrubých rukaviciach to môže byť ťažké. Alternatívou je držať banku pri tele v hrubých rukaviciach a preklopiť chlopne septa, pričom použijete holé ruky (alebo tenšie rukavice, obr. 9, a+b).
7. Okamžite zaistite reakčnú banku na kruhovom stojane alebo mriežke pomocou predlžovacej svorky a vložte ihlu balónika s inertným plynom do vnútorného kruhu na septe (obr. 9 c, pozri obr. 8 d pre kruh na septe).
8. Do kruhu na septe vložte jednu ihlu (tzv. "výstupnú ihlu"), aby ste "vyplavili" vzduch z reakčnej banky (obr. 9 d). Cieľom je pomocou tlaku z balónika vtlačiť inertný plyn do reakčnej banky a vytlačiť vzduch v banke von výstupnou ihlou.
9. Nechajte systém preplachovať aspoň 5 minút, ak používate plynný dusík, a možno 1 - 2 minúty, ak používate plynný argón (argón je hustejší ako vzduch, takže vytlačí vzduch ľahšie ako dusík). Potom vyberte výstupnú ihlu a nechajte banku úplne vychladnúť pod balónom inertného plynu.
5. Odstráňte povrchovú vodu z reagenčnej banky (prípadne s miešadlom) tak, že banku vysušíte plameňom alebo ju na niekoľko hodín vložíte do horúcej rúry. Bezpečnostné upozornenie: banka bude veľmi horúca! Na manipuláciu s horúcim sklom používajte hrubé rukavice.
6. Okamžite vložte gumovú prepážku (obr. 8, a) do škáry z brúseného skla. Preložte jednu stranu prepážky cez okraj banky a držte ju na mieste, pričom preložte aj opačné strany (obr. 8, b-d). V hrubých rukaviciach to môže byť ťažké. Alternatívou je držať banku pri tele v hrubých rukaviciach a preklopiť chlopne septa, pričom použijete holé ruky (alebo tenšie rukavice, obr. 9, a+b).
7. Okamžite zaistite reakčnú banku na kruhovom stojane alebo mriežke pomocou predlžovacej svorky a vložte ihlu balónika s inertným plynom do vnútorného kruhu na septe (obr. 9 c, pozri obr. 8 d pre kruh na septe).
8. Do kruhu na septe vložte jednu ihlu (tzv. "výstupnú ihlu"), aby ste "vyplavili" vzduch z reakčnej banky (obr. 9 d). Cieľom je pomocou tlaku z balónika vtlačiť inertný plyn do reakčnej banky a vytlačiť vzduch v banke von výstupnou ihlou.
9. Nechajte systém preplachovať aspoň 5 minút, ak používate plynný dusík, a možno 1 - 2 minúty, ak používate plynný argón (argón je hustejší ako vzduch, takže vytlačí vzduch ľahšie ako dusík). Potom vyberte výstupnú ihlu a nechajte banku úplne vychladnúť pod balónom inertného plynu.
10. Ak je potrebná hmotnosť prázdnej banky, odstráňte balónik s inertným plynom (vložte ihlu do gumovej zátky) a získajte hmotnosť chladnej, prázdnej banky so septom.
Príprava striekačky na prenos činidla
11. Vyberte dlhú ohybnú ihlu z horúcej pece a ihneď ju naskrutkujte do hlavne plastovej injekčnej striekačky, čerstvo otvorenej z obalu (obr. 10 a). Injekčná striekačka musí byť schopná pojať väčší objem, ako je objem činidla určeného na podanie, aby bola dostatočne pružná na správnu manipuláciu s činidlom. Napríklad 10 ml injekčná striekačka je príliš malá na dodanie 10 ml činidla, ale mohla by sa použiť na dodanie 7 ml činidla. Držte injekčnú striekačku tak, aby boli viditeľné značky objemu, a pripojte ohnutú ihlu smerujúcu nahor tak, aby po naskrutkovaní (ktoré si zvyčajne vyžaduje približne polovicu otáčky) ohnutá ihla smerovala nadol s viditeľnými číslami. Pri takomto postupe je označenie objemu viditeľné pri odoberaní kvapaliny, namiesto toho, aby bolo nevhodne umiestnené na zadnej strane striekačky (ako na obr. 10 d). Sklenené striekačky sa často používajú s činidlami citlivými na vzduch rozpustenými v nepolárnych rozpúšťadlách (napr. hexány) a vyžadujú si niektoré ďalšie úvahy, ktoré nie sú opísané v tejto časti. Ak máte použiť sklenenú injekčnú striekačku, poraďte sa so svojím inštruktorom o ďalších pokynoch.
12. Spoj medzi ihlou a injekčnou striekačkou omotajte teflónovou páskou alebo parafóliou (obr. 10 b).
13. Prepláchnite ihlu inertným plynom: Vložte ihlu do priehradky prázdnej suchej banky pripojenej k balóniku s inertným plynom (obr. 10 c), odoberte plný objem inertného plynu (obr. 10 d) a potom ho vypustite do vzduchu.
14. Okamžite vložte prepláchnutú injekčnú striekačku do septa banky s činidlom, ak je v blízkosti, alebo do gumovej zátky, kým sa injekčná striekačka nepoužije.
11. Vyberte dlhú ohybnú ihlu z horúcej pece a ihneď ju naskrutkujte do hlavne plastovej injekčnej striekačky, čerstvo otvorenej z obalu (obr. 10 a). Injekčná striekačka musí byť schopná pojať väčší objem, ako je objem činidla určeného na podanie, aby bola dostatočne pružná na správnu manipuláciu s činidlom. Napríklad 10 ml injekčná striekačka je príliš malá na dodanie 10 ml činidla, ale mohla by sa použiť na dodanie 7 ml činidla. Držte injekčnú striekačku tak, aby boli viditeľné značky objemu, a pripojte ohnutú ihlu smerujúcu nahor tak, aby po naskrutkovaní (ktoré si zvyčajne vyžaduje približne polovicu otáčky) ohnutá ihla smerovala nadol s viditeľnými číslami. Pri takomto postupe je označenie objemu viditeľné pri odoberaní kvapaliny, namiesto toho, aby bolo nevhodne umiestnené na zadnej strane striekačky (ako na obr. 10 d). Sklenené striekačky sa často používajú s činidlami citlivými na vzduch rozpustenými v nepolárnych rozpúšťadlách (napr. hexány) a vyžadujú si niektoré ďalšie úvahy, ktoré nie sú opísané v tejto časti. Ak máte použiť sklenenú injekčnú striekačku, poraďte sa so svojím inštruktorom o ďalších pokynoch.
12. Spoj medzi ihlou a injekčnou striekačkou omotajte teflónovou páskou alebo parafóliou (obr. 10 b).
13. Prepláchnite ihlu inertným plynom: Vložte ihlu do priehradky prázdnej suchej banky pripojenej k balóniku s inertným plynom (obr. 10 c), odoberte plný objem inertného plynu (obr. 10 d) a potom ho vypustite do vzduchu.
14. Okamžite vložte prepláchnutú injekčnú striekačku do septa banky s činidlom, ak je v blízkosti, alebo do gumovej zátky, kým sa injekčná striekačka nepoužije.
Odoberte činidlo.
15. Do fľaše s činidlom sa musí vložiť balónik s inertným plynom, aby sa vyrovnali tlaky počas odoberania kvapaliny. Pod fľašu s činidlom by sa mala použiť aj plošina (napr. kruhová svorka/drôtené pletivo), ak je umiestnená nad stolom, aby sa zabezpečila opora v prípade, že fľaša vykĺzne zo zovretia svorky.16. Vložte ihlu prepláchnutej injekčnej striekačky do septa reagencie citlivej na vzduch a do kvapaliny (obr. 11 a).
17. Pomaly odoberte trochu kvapaliny do injekčnej striekačky. Ak sa piest stiahne príliš rýchlo, nízky tlak vo vnútri injekčnej striekačky môže spôsobiť, že vzduch prenikne cez spoj medzi ihlou a injekčnou striekačkou (cez teflónovú pásku alebo Parafilm alebo okolo nich).
18. V injekčnej striekačke sa nevyhnutne vytvorí bublina. Držiac striekačku hore dnom a vo zvislej polohe (obr. 11 b), zatlačte na piest, aby ste plynovú kapsu zatlačili späť do fľaše.
19. Pomaly odoberajte kvapalinu do objemu o 1 - 2 ml väčšieho, ako je požadovaný objem (obr. 11 c), potom udržiavajte striekačku vo zvislej polohe a vytlačte kvapalinu späť do požadovaného objemu (obr. 11 d ukazuje 2,0 ml kvapaliny). Odoberanie väčšieho objemu, ako je požadovaný objem, vám umožní uistiť sa, že v ihle nie sú bublinky plynu a že ste namerali presný objem.
20. Ihla by mala byť v tomto momente plná činidla citlivého na vzduch, a ak by ste ju vytiahli z fľaše, činidlo by sa dostalo do kontaktu s atmosférou na hrote ihly. To môže mať katastrofálne následky, ak je činidlo dosť reaktívne (dymenie alebo potenciálny požiar). Bezpečnostná poznámka: Preto je nevyhnutné, aby sa medzi činidlo citlivé na vzduch a atmosféru pred vybratím ihly umiestnil "nárazník" inertného plynu (obr. 13).
17. Pomaly odoberte trochu kvapaliny do injekčnej striekačky. Ak sa piest stiahne príliš rýchlo, nízky tlak vo vnútri injekčnej striekačky môže spôsobiť, že vzduch prenikne cez spoj medzi ihlou a injekčnou striekačkou (cez teflónovú pásku alebo Parafilm alebo okolo nich).
18. V injekčnej striekačke sa nevyhnutne vytvorí bublina. Držiac striekačku hore dnom a vo zvislej polohe (obr. 11 b), zatlačte na piest, aby ste plynovú kapsu zatlačili späť do fľaše.
19. Pomaly odoberajte kvapalinu do objemu o 1 - 2 ml väčšieho, ako je požadovaný objem (obr. 11 c), potom udržiavajte striekačku vo zvislej polohe a vytlačte kvapalinu späť do požadovaného objemu (obr. 11 d ukazuje 2,0 ml kvapaliny). Odoberanie väčšieho objemu, ako je požadovaný objem, vám umožní uistiť sa, že v ihle nie sú bublinky plynu a že ste namerali presný objem.
20. Ihla by mala byť v tomto momente plná činidla citlivého na vzduch, a ak by ste ju vytiahli z fľaše, činidlo by sa dostalo do kontaktu s atmosférou na hrote ihly. To môže mať katastrofálne následky, ak je činidlo dosť reaktívne (dymenie alebo potenciálny požiar). Bezpečnostná poznámka: Preto je nevyhnutné, aby sa medzi činidlo citlivé na vzduch a atmosféru pred vybratím ihly umiestnil "nárazník" inertného plynu (obr. 13).
21. Vytvorenie "pufra inertného plynu".
a. Umiestnite ihlu do priestoru hlavy fľaše s činidlom (obr. 12 a+b).
b. Držte injekčnú striekačku hore dnom a vo zvislej polohe, jemne potiahnite piest dozadu, kým sa v hlavni neuvidí bublina (približne 20 % objemu injekčnej striekačky, obr. 12 c). Okamžite zasuňte striekačku do prepážky reakčnej banky, ak je v blízkosti, alebo do gumovej zátky, ak je banka vo väčšej vzdialenosti (obr. 12 d).
Dodajte činidlo.
22. S balónikom s inertným plynom vloženým do reakčnej banky vložte striekačku s činidlom do prepážky reakčnej banky. Držte injekčnú striekačku vo zvislej polohe, zatlačte na piest, aby ste najprv dodali tlmivku inertného plynu (obr. 14 a), a potom pomaly dodajte činidlo do banky.
23. Zastavte dodávanie činidla, keď sa gumový piest striekačky stretne s koncom valca (obr. 14 b). Neprevracajte striekačku a nevytláčajte zvyšnú kvapalinu: to by malo za následok dodanie väčšieho objemu činidla, než aký namerala striekačka.
24. Ihla bude stále plná činidla citlivého na vzduch, preto s hrotom ihly stále v priestore hlavy reakčnej banky odoberte do injekčnej striekačky inertný plynový tlmivý roztok. Ak nie je v blízkosti čistiaca stanica, vložte hrot ihly do gumovej zátky.
22. S balónikom s inertným plynom vloženým do reakčnej banky vložte striekačku s činidlom do prepážky reakčnej banky. Držte injekčnú striekačku vo zvislej polohe, zatlačte na piest, aby ste najprv dodali tlmivku inertného plynu (obr. 14 a), a potom pomaly dodajte činidlo do banky.
23. Zastavte dodávanie činidla, keď sa gumový piest striekačky stretne s koncom valca (obr. 14 b). Neprevracajte striekačku a nevytláčajte zvyšnú kvapalinu: to by malo za následok dodanie väčšieho objemu činidla, než aký namerala striekačka.
24. Ihla bude stále plná činidla citlivého na vzduch, preto s hrotom ihly stále v priestore hlavy reakčnej banky odoberte do injekčnej striekačky inertný plynový tlmivý roztok. Ak nie je v blízkosti čistiaca stanica, vložte hrot ihly do gumovej zátky.
Vyčistite ihlu a striekačku.
25. Injekčnú striekačku a ihlu treba vyčistiť čo najskôr, pretože časom sa v ihle môžu vytvoriť usadeniny, ktoré vytvoria zátku. Čistenie injekčnej striekačky a ihly.
25. Injekčnú striekačku a ihlu treba vyčistiť čo najskôr, pretože časom sa v ihle môžu vytvoriť usadeniny, ktoré vytvoria zátku. Čistenie injekčnej striekačky a ihly.
a. Do injekčnej striekačky natiahnite niekoľko ml čistého rozpúšťadla podobného rozpúšťadlu použitému v roztoku citlivom na vzduch (obr. 14 c). Napríklad obrázky v tejto časti ukazujú prenos činidla BH3 rozpusteného v THF. Ideálnym rozpúšťadlom na preplach by potom bol THF. Keďže THF nebol k dispozícii, dietyléter bol dobrou náhradou, keďže tieto dve rozpúšťadlá sú si štrukturálne podobné (obidve sú étery).
b. Rozpúšťadlo vylejte do odpadovej kadičky. Zopakujte ďalší výplach rozpúšťadlom, pričom dbajte na to, aby ste vypláchli celú oblasť v striekačke, ktorej sa činidlo dotýkalo.
c. Raz opláchnite injekčnú striekačku vodou, aby ste rozpustili a odstránili všetky anorganické soli.
d. Ďalej dvakrát opláchnite striekačku a ihlu niekoľkými ml acetónu.
e. Odstráňte ihlu z injekčnej striekačky a uschovajte ju na ďalšie použitie. Plastová injekčná striekačka by sa nemala opätovne použiť, ale vyhodiť: rozpúšťadlo prítomné v mnohých roztokoch citlivých na vzduch degraduje gumový piest na injekčnej striekačke, čo spôsobuje ich napučanie a neúčinnosť po jednom použití.
Injekčné ihly a kanyly.
Injekčné ihly s Luerovým zámkom z nehrdzavejúcej ocele sa dodávajú v rôznych dĺžkach a priemeroch. Dĺžka ihly, ktorú budete potrebovať, závisí od veľkosti nádoby, z ktorej chcete odobrať kvapalinu; potrebný priemer závisí od veľkosti injekčnej striekačky - nemali by ste používať ihlu s veľkým priemerom s injekčnou striekačkou s malým objemom - a od viskozity roztoku alebo kvapaliny. Priemery ihiel sa vyjadrujú v "kalibroch": čím väčší je kaliber, tým užší je priemer ihly. Na väčšinu prác v inertnej atmosfére by ste mali používať ihlu s "nekorigujúcim" alebo "vychýleným" hrotom (obr. 15), ktorý zabezpečuje, aby sa pri pretláčaní ihly nezachytil v ihle kus septa.
Injekčné ihly s Luerovým zámkom z nehrdzavejúcej ocele sa dodávajú v rôznych dĺžkach a priemeroch. Dĺžka ihly, ktorú budete potrebovať, závisí od veľkosti nádoby, z ktorej chcete odobrať kvapalinu; potrebný priemer závisí od veľkosti injekčnej striekačky - nemali by ste používať ihlu s veľkým priemerom s injekčnou striekačkou s malým objemom - a od viskozity roztoku alebo kvapaliny. Priemery ihiel sa vyjadrujú v "kalibroch": čím väčší je kaliber, tým užší je priemer ihly. Na väčšinu prác v inertnej atmosfére by ste mali používať ihlu s "nekorigujúcim" alebo "vychýleným" hrotom (obr. 15), ktorý zabezpečuje, aby sa pri pretláčaní ihly nezachytil v ihle kus septa.
Kanyly sú dlhé, ohybné ihly s dvojitým koncom vyrobené z nehrdzavejúcej ocele alebo inertných plastov, ktoré sa používajú na prenos veľkých objemov činidiel alebo rozpúšťadiel z jednej nádoby do druhej pod tlakom inertného plynu (obr. 16).
Zhrnutie
Mnohé experimentálne zostavy sú možné s trojhrdlými bankami a sklenenými nádobami s dodatočným kohútikom alebo konektorom na zabezpečenie prívodu inertného plynu a prístupu k vákuu na cyklus evakuácie a doplňovania. Pevné látky citlivé na vzduch alebo stabilné na vzduchu by sa mali pridávať na začiatku reakcie, ak je to možné. Pridávanie pevných látok v polovici reakcie je zložitejšie, ale môže sa uskutočniť pomocou lievika alebo trubice na pridávanie pevných látok. Kvapaliny sa pridávajú injekčnou striekačkou, ak je množstvo menšie ako 50 ml, alebo kanylou, ak je potrebné viac ako 50 ml.
Dynamická destilácia bez prístupu vzduchu
Dynamická bezvzduchová vákuová destilácia sa bežne používa na čistenie vysoko vriacich kvapalín (> 150 °C), látok citlivých na vzduch a niektorých nízkotaviteľných pevných látok. Táto metóda je vhodná pre komerčne dostupné činidlá alebo zlúčeniny pripravené vo veľkom meradle v laboratóriu, v ktorých sú (často známe) nečistoty neprchavé, a preto zostávajú po destilácii.
Obr.18
Postupy krok za krokom
Krok 1: Nečistý materiál sa prenesie do vhodnej Schlenkovej banky vybavenej magnetickým miešadlom. V prípade komerčne dostupných činidiel, ktoré sa majú čistiť vo veľkom, sa môžu pridať do Schlenkovej banky (ktorá už bola cyklicky pripojená na potrubie inertného plynu) pod prúdom inertného plynu. V prípade zlúčenín pripravených "vo vlastnej réžii" surový materiál zvyčajne zostane v Schlenkovej banke po odstránení rozpúšťadla a prchavých látok vo vákuu.
Krok 2: Schlenkova banka, destilačný mostík a Schlenkov uzáver sa namažú, zmontovali a cyklicky pripojili na potrubie inertného plynu. Poznámka: Vyobrazený štýl destilačného mostíka (jednodielny) je určený špeciálne na čistenie vysoko vriacich kvapalín vo vysokom vákuu. Tým sa líši od typickej destilačnej zostavy s destilačnou hlavou, adaptérom na teplomer a vodou chladeným kondenzátorom.
Krok 3: Keď sa prijímacia Schlenkova banka s destilačným mostíkom cyklicky pripojí na linku a spätne naplní inertným plynom, pripojí sa k Schlenkovej banke obsahujúcej surový materiál. To si môže vyžadovať krátku pomocnú ruku pri odstraňovaní svoriek a zátok. Zabezpečte, aby počas tohto procesu prúdil do oboch baniek inertný plyn, aby sa minimalizovalo pôsobenie atmosférického vzduchu a vlhkosti.
Krok 4: Uzatvoria sa uzatváracie kohúty na oboch Schlenkových bankách a destilačná banka sa spustí do vhodného ohrievacieho plášťa alebo olejového kúpeľa. Za miešania sa pomaly a opatrne otvorí uzatvárací kohút na prijímacej Schlenkovej banke, aby sa vytvorilo vákuum. Tým sa surový materiál odplyní a odstránia sa všetky zvyšky rozpúšťadla alebo prchavé nečistoty. Poznámka: Surový materiál by mal byť dostatočne vysokovrúci, aby sa pri teplote okolia neodparoval vo vákuu. Na kondenzáciu prchavých zlúčenín sa môže použiť externý lapač kvapalného dusíka medzi prijímacou bankou a potrubím inertného plynu.
Krok 5: Po vytvorení dobrého vákua (t. j. nízkeho tlaku) v destilačnom zariadení a úplnom odplynení surového materiálu možno pomaly zvyšovať teplotu na ohrievacom plášti. Keďže surový materiál sa neodparuje pri teplote okolia, na ochladenie prijímacej banky a kondenzáciu destilátu vo všeobecnosti stačí ľadový kúpeľ, ale môže sa použiť aj dewar s kvapalným dusíkom. Počas destilácie môže byť potrebné izolovať banku a časť mostíka hliníkovou fóliou alebo nakrátko zahriať sklenený riad tepelnou pištoľou.
Krok 6: Po ukončení destilácie sa uzavrie kohút na prijímacej banke. Ohrievací plášť sa spustí, aby sa destilačná banka ochladila na teplotu okolia, a chladiaci kúpeľ sa odstráni z prijímacej banky, aby sa mohla rozmraziť alebo zohriať na teplotu okolia.
Krok 7: Keď má destilačná aparatúra izbovú teplotu, systém sa pomaly naplní inertným plynom. Ak sa použil externý sifón, je potrebné ho najprv odpojiť a cyklicky pripojiť prijímaciu banku späť na potrubie inertného plynu.
Krok 8: Pod prúdom inertného plynu sa môže destilačný mostík vybrať z prijímacej banky a nahradiť čistou, namazanou zátkou zo zemného skla. Vyčistený materiál sa teraz môže preniesť do vhodnej ampulky na uskladnenie pomocou kanylového prenosu alebo sa môže priamo použiť na ďalšie manipulácie.
Tipy a rady.
- Približnú destilačnú teplotu možno vypočítať pomocou známeho bodu varu zlúčeniny (pri tlaku okolia) a tlaku v potrubí inertného plynu (ak sa používa manometer).
- V prípade zložitých zmesí druhov, ktoré sa majú oddeliť vákuovou destiláciou, sa na zber viacerých frakcií spravidla vyžaduje zložitejšia zostava obsahujúca Vigreuxovu kolónu, adaptér s teplomerom a "prasací" prijímač (pavúčie alebo kravské prijímače).
Last edited by a moderator:
