Uvod: V tem priročniku so predstavljeni naslednji primeri kemijskih kemikalij, ki jih je treba obravnavati v okviru kemijske zakonodaje.
Pri uporabi reagentov, ki reagirajo z vodo ali kisikom v zraku, so včasih potrebni skrbno suhi pogoji ali pogoji brez kisika. Za varno in učinkovito uporabo teh reagentov je treba stekleno posodo posušiti v pečici ali plamenu, nato pa zrak izpodriniti s suhim inertnim plinom (pogosto dušikom ali argonom). Tako se v aparaturi ustvari "inertna atmosfera", ki ne reagira z reagenti.
Vzpostavitevreakcije.
Pri vsaki reakciji je treba dodati več reagentov, pogosto v predpisanem vrstnem redu. Pri izvajanju reakcije, občutljive na zrak, je treba reagente dodajati brez vnosa zraka ali vlage v sistem, kar zahteva previdnost in spretnost. Način dodajanja posameznih reagentov je odvisen od narave reakcije. Reakcije so lahko občutljive na zrak v smislu reagentov, kot so n-BuLi ali Grignardovi reagenti, lahko pa je na zrak občutljiv samo produkt reakcije, na primer organokovinski kompleks.
Če je treba reakcijo izvesti v inertnem ozračju, najprej napolnite prazno aparaturo z inertnim plinom. Nato dodajte (hitro!) topila in reagente, erlenmajerico očistite z inertnim plinom in ohladite (če je to potrebno). Reakcija poteka pod minimalnim puferskim nadtlakom inertnega plina. Nadtlak se ustvari s kratkim (nekaj mm) stolpcem inertne tekočine, ki se vlije v tekočinsko zaporo na izhodu te naprave. Sintezo izvedemo tako, da natančno upoštevamo postopek, ohranjamo način hlajenja (segrevanja) in hitrost dodajanja reagentov. Na sliki 1 je prikazana naprava za izvajanje sinteze v inertni atmosferi s hlajenjem z nadzorom temperature. Dobljeno zmes na koncu sinteze obdelamo v strogem skladu s postopkom. Najenostavnejša metoda za izolacijo ciljne spojine je filtracija. V nekaterih primerih je mogoče čisti produkt izolirati z destilacijo (parna destilacija) neposredno iz reakcijske zmesi. V drugih primerih je prva faza obdelave reakcijskih zmesi dušenje reaktivnih reagentov in vmesnih produktov (voda, raztopine kislin ali baz), nevtralizacija kislih ali alkalnih katalizatorjev, ločevanje netopnih spojin s filtracijo, ekstrakcija produkta iz anorganske ali vodne faze in njegova koncentracija. V tem primeru se uporablja predvsem ekstrakcija.
Če je treba reakcijo izvesti v inertnem ozračju, najprej napolnite prazno aparaturo z inertnim plinom. Nato dodajte (hitro!) topila in reagente, erlenmajerico očistite z inertnim plinom in ohladite (če je to potrebno). Reakcija poteka pod minimalnim puferskim nadtlakom inertnega plina. Nadtlak se ustvari s kratkim (nekaj mm) stolpcem inertne tekočine, ki se vlije v tekočinsko zaporo na izhodu te naprave. Sintezo izvedemo tako, da natančno upoštevamo postopek, ohranjamo način hlajenja (segrevanja) in hitrost dodajanja reagentov. Na sliki 1 je prikazana naprava za izvajanje sinteze v inertni atmosferi s hlajenjem z nadzorom temperature. Dobljeno zmes na koncu sinteze obdelamo v strogem skladu s postopkom. Najenostavnejša metoda za izolacijo ciljne spojine je filtracija. V nekaterih primerih je mogoče čisti produkt izolirati z destilacijo (parna destilacija) neposredno iz reakcijske zmesi. V drugih primerih je prva faza obdelave reakcijskih zmesi dušenje reaktivnih reagentov in vmesnih produktov (voda, raztopine kislin ali baz), nevtralizacija kislih ali alkalnih katalizatorjev, ločevanje netopnih spojin s filtracijo, ekstrakcija produkta iz anorganske ali vodne faze in njegova koncentracija. V tem primeru se uporablja predvsem ekstrakcija.
Slika 1
Eksperimentalne postavitve.
Reakcije se pripravijo na enak način kot reakcije, ki niso občutljive na zrak, vendar se namesto običajne bučke z okroglim dnom uporabi bučka s tremi grli ali Schlenkova bučka. Schlenkove erlenmajerice imajo pipo za priključitev aparata na linijo inertnega plina in nadzor dostopa do inertnega plina, medtem ko erlenmajerice s tremi vratci v ta namen potrebujejo dodaten adapter. Najenostavnejši način za pripravo reakcije je, da najprej sestavite vso steklovino in nato uporabite cikel izpraznitve in ponovnega polnjenja, da zagotovite inertno ozračje pred dodajanjem reagentov. Vendar je mogoče vsak kos opreme napolniti posebej in sestaviti komplet s pozitivnim tokom inertnega plina, ki prihaja iz vsakega kosa steklovine, kar pomeni, da je v aparaturo zadosten pretok plina, da se na primer ob odstranitvi zamaška sprošča enakomeren tok. To zahteva več časa, vendar je lahko uporabna tehnika, če morate sredi poskusa dodati ali odstraniti kakšen kos steklovine (glejte spodaj). Tipične postavitve reakcij so prikazane na sliki 2.
.
Druga razlika v primerjavi s kemijo, ki je stabilna na zraku, je, da je treba vse spoje brušenega stekla namazati, da se zagotovi zrakotesno tesnjenje in prepreči onesnaženje z O2, na primer. V laboratorijih za organsko kemijo je pogosto priporočljivo, da se spoji ne namažejo, saj lahko mast vstopi v reakcijsko zmes in onesnaži reakcijo in spektre. Iz podobnih razlogov spojev ne smete pretirano namazati, kadar izvajate kemijo, občutljivo na zrak. Fina plast enakomerno nanesene masti je boljša kot debela plast, ki pronica z vrha in dna spoja. Če želite dobiti tanko plast, nanesite dva trakova masti na nasprotni strani zunanjega spoja katere koli steklenice, vstavite v vrat ali ženski spoj in nežno zavrtite oba dela, da se mast enakomerno porazdeli (slika 3). Med površinama spoja mora biti jasen, neprekinjen film.
Občasno bo treba med reakcijo dodati ali odstraniti kakšen kos stekla, na primer dodajalni lijak. Če želite dodati kos steklene posode, se prepričajte, da je čista in suha od vseh čistilnih topil ali vode ter da so vsi spoji namazani z maščobo. Priključite ga na linijo inertnega plina in ga napolnite. Zagotovite dva pozitivna pretoka inertnega plina, tj. da plin izteka iz posode: en pretok prihaja iz reakcijske posode, drugi pa iz priloženega steklenega pribora. Ko iz vsakega dela aparature teče enakomeren tok inertnega plina, lahko z reakcijske posode odstranite zamašek in namesto njega dodate steklovino. Če želite med reakcijo odstraniti steklovino, preprosto zagotovite, da iz reakcijske posode prihaja pozitiven tok inertnega plina, preden odstranite steklovino in jo nadomestite z zamaškom ali pokrovčkom.
Mazanje spojev .
Stiki brušenega stekla so izdelani tako, da se med seboj precej dobro prilegajo, kljub temu pa niso popolnoma neprepustni. V nekaterih primerih (npr. pri uporabi zmanjšanega tlaka v aparatu ali inertni atmosferi) je treba vsak spoj namazati z mastjo, da se zagotovi dobro tesnjenje. Maščobo uporabljamo tudi vedno, kadar je spoj lahko v stiku z zelo bazično raztopino, saj lahko bazične raztopine tvorijo natrijeve silikate in jedkajo steklo.
Maščobo lahko nanesemo z brizgalko, polno masti (slika 4 a), lesenim cepinom ali zobotrebcem. Maščobo je treba rahlo nanesti po delih okoli zunanjega spoja, bližje steklenemu koncu kot koncu, ki bo v stiku z reagenti (slika 4 a). Če je mast dovoljena blizu konca, ki bo v stiku z reagenti, obstaja možnost, da reagent raztopi mast in se kontaminira. Nato je treba priključiti ženski spoj in spoje zasukati, da se mast razporedi v tankem sloju. Spoj mora postati prozoren po vsej dolžini spoja, vendar le do globine ene tretjine do ene polovice spoja (slika 4 b). Če celoten spoj postane prozoren ali če se iz spoja razlije mazivo, je bilo uporabljenega preveč maziva (slika 4 c). Odvečno mazivo je treba obrisati s čistilcem KimWipe (na sliki 5 je uporabljen čistilec KimWipe).
Maščobo lahko nanesemo z brizgalko, polno masti (slika 4 a), lesenim cepinom ali zobotrebcem. Maščobo je treba rahlo nanesti po delih okoli zunanjega spoja, bližje steklenemu koncu kot koncu, ki bo v stiku z reagenti (slika 4 a). Če je mast dovoljena blizu konca, ki bo v stiku z reagenti, obstaja možnost, da reagent raztopi mast in se kontaminira. Nato je treba priključiti ženski spoj in spoje zasukati, da se mast razporedi v tankem sloju. Spoj mora postati prozoren po vsej dolžini spoja, vendar le do globine ene tretjine do ene polovice spoja (slika 4 b). Če celoten spoj postane prozoren ali če se iz spoja razlije mazivo, je bilo uporabljenega preveč maziva (slika 4 c). Odvečno mazivo je treba obrisati s čistilcem KimWipe (na sliki 5 je uporabljen čistilec KimWipe).
Slika
a) nanašanje masti z brizgalko, b) pravilno namazan spoj, c) preveč masti v spoju, kar je označeno s puščico.Za čiščenje masti iz spoja po končanem postopku obrišite večino masti s papirnato brisačo ali brisačo KimWipe. Nato obrišite obrišalo KimWipe z nekaj ogljikovodikovega topila in navlaženo obrišalo KimWipe podrgnite po spoju, da raztopite maščobo (slika 5). Ogljikovodikova topila (npr. heksani) se pri raztapljanju ostankov masti obnesejo veliko bolje kot aceton.
.
Dodajanje zračno stabilnih trdnih snovi na začetku reakcije.
Trdno snov lahko dodate v kateri koli fazi reakcije, vendar če lahko, najprej v reakcijsko bučko dodajte vse trdne snovi, saj je manipulacija težja, ko je dodana tekočina. Če je trdna snov stabilna na zraku, jo lahko dodamo neposredno v erlenmajerico na začetku reakcije, kot je opisano spodaj.
Dodajanje zračno stabilnih trdnih snovi na začetku reakcije.
Dodajanje zračno stabilnih trdnih snovi na začetku reakcije.
- Odtehtajte trdno snov in jo dodajte v čisto in suho Schlenkovo bučko ali bučko z okroglim dnom s tremi grli, kot je primerno za reakcijo, ki jo želite izvesti.
- Erlenmajerico zamašite z namaščenim zamaškom iz brušenega stekla.
- Bučko priključite na cev za inertni plin.
- Previdno odprite bučko do cevi in pazite, da trdna snov/prah ne izpuhti ven. Zaradi tega bi bilo v reakciji manj reagenta, kot je bilo prvotno izračunano.
- Prepričajte se, da je erlenmajerica napolnjena z inertnim plinom in odprta na linijo, tako da je pretok plina pozitiven, preden dodate kar koli drugega.
Dodajanje trdne snovi, občutljive na zrak, na začetku reakcije.
Najboljši način za dodajanje trdne snovi, občutljive na zrak, kot prvega reagenta je, da s tehtnico v rokavicah stehtate trdno snov in jo vstavite v erlenmajerico, vse v inertni atmosferi. Veliko trdnih snovi, občutljivih na zrak, je stalno shranjenih v rokavicah.
Dodajanje trdnih snovi sredi reakcije.
Če želite dodati trdno snov, ki je stabilna na zraku.
- Odtehtajte zahtevano količino trdne snovi v vialo ali tehtnico.
- Zagotovite pozitiven pretok inertnega plina v reakcijsko posodo. Prepričajte se, da je posoda odprta na cev inertnega plina in da skozi mehurček tečejo 2-3 mehurčki na sekundo.
- Odstranite zamašek reakcijske posode.
- V odprto grlo postavite lijak za prah. To bo preprečilo, da bi se trdna snov med dodajanjem prilepila na namaščen vrat. Če nimate lijaka za prah, bo enako dobro deloval tudi kos papirja, upognjen v obliko stožca - pazite le, da je konec nižje od dna vratu.
- Previdno vlijte trdno snov v reakcijo skozi lijak. Zaradi pozitivnega pretoka inertnega plina iz bučke se lahko nekaj trdne snovi, zlasti če gre za prah, izgubi, če je luknja zamašena, zato dodajajte trdno snov počasi in v majhnih obrokih, če dodajate veliko prahu. Pazite, da ne vdihnete prahu, ki se prenaša po zraku. Druga možnost je, da lijak držite tako, da je spojka znotraj vratu bučke, vendar je med spojko in vratom luknja. Tako bo imel inertni plin prostor za uhajanje, ne da bi pihal skozi lijak in prašek raznesel povsod. Težava pri tej metodi je, da se prah bolj verjetno prilepi na namazan vrat erlenmajerice.
- Ko je dodana vsa trdna snov, odstranite lij in namestite zamašek.
Dodajanje trdne snovi, občutljive na zrak
Trdne snovi, občutljive na zrak, je treba dodajati v rokavicah, kot je opisano zgoraj. Pri nekaterih reakcijah pa celotne aparature ali reakcijske posode ni mogoče prestaviti v rokavičnik, na primer pri dodajanju pri spremenljivi temperaturi. V tem primeru sta možna dva pristopa: A) uporaba cevi za dodajanje trdne snovi in B) raztapljanje trdne snovi za dodajanje v obliki raztopine.
A ) epruveta za dodajanje trdne snovi
Cevka za dodajanje trdnih delcev je preprost kos steklene posode, podoben epruveti, vendar z upogibom in z brušenim steklenim spojem, ki je primeren za namestitev v vrat reakcijske posode (slika 13). Nekatere imajo Schlenkovo ali Youngovo pipo, ki omogoča nadzor notranje atmosfere in pretoka plina. Na zrak občutljiva spojina se namesti v cevko v rokavičnici (glej zgoraj), cevka pa se zapre s pokrovčkom ali zamaškom, odvisno od vrste spoja (slika 6, A). Ko je cevka zunaj rokavične škatle, jo s standardnim postopkom priključimo na cev inertnega plina. Pod pozitivnim pretokom inertnega plina se odstrani pokrovček in cevka se vstavi v vrat erlenmajerice prav tako pod pozitivnim pretokom inertnega plina (slika 6, B). Cevko lahko nato vrtimo ali nežno tapkamo, da trdna snov pade v reakcijsko posodo. Če uporabljate cevko za dodajanje trdne snovi brez pipe, lahko sekundarni tok inertnega plina dovajate po postopku, prikazanem na sliki 6, C. To med odpiranjem in pritrjevanjem cevke na bučko zagotavlja zaščito z inertnim plinom. Ta tehnika je uporabna tudi, če morate odpreti ampulo trdne snovi, občutljive na zrak.
A ) epruveta za dodajanje trdne snovi
Cevka za dodajanje trdnih delcev je preprost kos steklene posode, podoben epruveti, vendar z upogibom in z brušenim steklenim spojem, ki je primeren za namestitev v vrat reakcijske posode (slika 13). Nekatere imajo Schlenkovo ali Youngovo pipo, ki omogoča nadzor notranje atmosfere in pretoka plina. Na zrak občutljiva spojina se namesti v cevko v rokavičnici (glej zgoraj), cevka pa se zapre s pokrovčkom ali zamaškom, odvisno od vrste spoja (slika 6, A). Ko je cevka zunaj rokavične škatle, jo s standardnim postopkom priključimo na cev inertnega plina. Pod pozitivnim pretokom inertnega plina se odstrani pokrovček in cevka se vstavi v vrat erlenmajerice prav tako pod pozitivnim pretokom inertnega plina (slika 6, B). Cevko lahko nato vrtimo ali nežno tapkamo, da trdna snov pade v reakcijsko posodo. Če uporabljate cevko za dodajanje trdne snovi brez pipe, lahko sekundarni tok inertnega plina dovajate po postopku, prikazanem na sliki 6, C. To med odpiranjem in pritrjevanjem cevke na bučko zagotavlja zaščito z inertnim plinom. Ta tehnika je uporabna tudi, če morate odpreti ampulo trdne snovi, občutljive na zrak.
B ) Dodajanje na zrak občutljive trdne snovi v obliki raztopine.
Morda najpreprostejši in najučinkovitejši način dodajanja trdne snovi, občutljive na zrak, je, da jo odtehtamo v ločeno, čisto, suho Schlenkovo bučko v inertni atmosferi in jo raztopimo v ustreznem topilu. Nastalo raztopino lahko nato dodamo reakcijski zmesi s pomočjo kanile (glej spodaj).
Morda najpreprostejši in najučinkovitejši način dodajanja trdne snovi, občutljive na zrak, je, da jo odtehtamo v ločeno, čisto, suho Schlenkovo bučko v inertni atmosferi in jo raztopimo v ustreznem topilu. Nastalo raztopino lahko nato dodamo reakcijski zmesi s pomočjo kanile (glej spodaj).
Dodajanje topil in tekočin.
Tekočine lahko v posode, ki so priključene na linijo inertnega plina in so v inertni atmosferi, ali iz njih enostavno prenesemo z brizgalko ali z iglo iz nerjavnega jekla z dvojnim koncem, imenovano kanila. Kaj boste uporabili, je odvisno od količine in reaktivnosti tekočine, ki jo je treba prenesti, in do neke mere tudi od oblike posode, iz katere se tekočina prenaša. Praviloma lahko z brizgalko prenesete do 50 ml, medtem ko se večje količine običajno prenašajo s kanilo.
Tehnike z brizgalko.Veliko kemikalij, občutljivih na zrak, se dobavlja kot raztopine v steklenicah, napolnjenih z dušikom, ki so zaprte s pregrado, in majhne količine (do 25 ml) teh raztopin je najbolje prenesti v aparat s steklenimi brizgami. Podobno lahko z brizgalko reakciji dodamo tekočine, občutljive na zrak.
*Opomba: Pri odstranjevanju na zrak občutljivih reagentov iz steklenic, napolnjenih z dušikom, morate količino odstranjene tekočine nadomestiti z inertnim plinom (dušikom) iz plinske jeklenke ali balona z iglo, sicer bo zaradi ustvarjenega vakuuma v steklenico potegnjen zrak (voda, kisik in ogljikov dioksid).
Brizge.
Steklene, plinotesne brizgalke s priključkom Luer Lock so najbolj vsestranska vrsta brizgalk, ki so na voljo v različnih velikostih. S ključavnico Luer je igla iz nerjavnega jekla pritrjena na konec brizge, tako da ni nevarnosti, da bi igla med postopkom prenosa padla z brizge (slika 13). Različne vrste brizg vključujejo brizge z batnicami s teflonskimi konicami, ki so nekoliko dražje. Pred uporabo brizge vedno preverite, ali deluje, tako da vsrkate malo topila, ki ga boste uporabili, in zagotovite, da v brizgo ni vsesan zrak prek Luerjeve ključavnice ali vrzeli med brizgo in batom. Če je vse v redu, brizgo in iglo razstavite, posušite v sušilniku pri 120 °C (ne, če ima teflonsko® konico) in pustite, da se ohladi v eksikatorju. Ko ste prenesli na zrak občutljiv reagent, morate brizgo in iglo takoj očistiti z ustrezno metodo, saj bo v iglo in brizgo vstopil zrak in razgradil reagent, zaradi česar se bo brizga zataknila ali igla blokirala.
*Opomba: Pri odstranjevanju na zrak občutljivih reagentov iz steklenic, napolnjenih z dušikom, morate količino odstranjene tekočine nadomestiti z inertnim plinom (dušikom) iz plinske jeklenke ali balona z iglo, sicer bo zaradi ustvarjenega vakuuma v steklenico potegnjen zrak (voda, kisik in ogljikov dioksid).
Brizge.
Steklene, plinotesne brizgalke s priključkom Luer Lock so najbolj vsestranska vrsta brizgalk, ki so na voljo v različnih velikostih. S ključavnico Luer je igla iz nerjavnega jekla pritrjena na konec brizge, tako da ni nevarnosti, da bi igla med postopkom prenosa padla z brizge (slika 13). Različne vrste brizg vključujejo brizge z batnicami s teflonskimi konicami, ki so nekoliko dražje. Pred uporabo brizge vedno preverite, ali deluje, tako da vsrkate malo topila, ki ga boste uporabili, in zagotovite, da v brizgo ni vsesan zrak prek Luerjeve ključavnice ali vrzeli med brizgo in batom. Če je vse v redu, brizgo in iglo razstavite, posušite v sušilniku pri 120 °C (ne, če ima teflonsko® konico) in pustite, da se ohladi v eksikatorju. Ko ste prenesli na zrak občutljiv reagent, morate brizgo in iglo takoj očistiti z ustrezno metodo, saj bo v iglo in brizgo vstopil zrak in razgradil reagent, zaradi česar se bo brizga zataknila ali igla blokirala.
Postopki po korakih.
Pri tehnikah, prikazanih v tem razdelku, se uporabljajo baloni z dušikovim plinom za ustvarjanje inertnih atmosferskih pogojev v erlenmajerici z okroglim dnom in brizge za prenos tekočin iz stekleničk s suhimi reagenti. Te tehnike je mogoče enostavno prilagoditi za uporabo s plinskim razdelilnikom, če je na voljo.
Priprava balona z inertnim plinom
1. Pripravite nastavek za iglo za balon: Odrežite konec plastične 1ml brizgalke in nastavek namestite v kos debele gumijaste cevi. Na gumijasto cevko pritrdite balon s helijem in vse spoje zatesnite s parafilmom. Lahko pa balonček pritrdite neposredno na 2-3 ml plastično brizgalko.
2. Balon napolnite tako, da ga priključite na cev na regulatorju rezervoarja z inertnim plinom (dušikom ali argonom, slika 7, a). Odprite regulator plina, da napolnite balon s premerom med 7" in 8" (slika 7, b). [Za uporabo z zelo občutljivimi reagenti je treba plin najprej spustiti skozi stolpec sušilnega sredstva.]
3. Medtem ko balon držite ob telesu, ga zavrtite, da preprečite uhajanje plina. Nato na konec brizge trdno pritrdite zeleno iglo (št. 21, 0,8 mm × 25 mm ,varnostno opozorilo: zelo ostra!) (slika 7, c).
4. Da bi preprečili uhajanje plina, ko balonček odvijete, vstavite iglo v gumijasti zamašek (slika 7, d). Balon lahko zdaj odložite, medtem ko pripravljate druge dele namestitve.
1. Pripravite nastavek za iglo za balon: Odrežite konec plastične 1ml brizgalke in nastavek namestite v kos debele gumijaste cevi. Na gumijasto cevko pritrdite balon s helijem in vse spoje zatesnite s parafilmom. Lahko pa balonček pritrdite neposredno na 2-3 ml plastično brizgalko.
2. Balon napolnite tako, da ga priključite na cev na regulatorju rezervoarja z inertnim plinom (dušikom ali argonom, slika 7, a). Odprite regulator plina, da napolnite balon s premerom med 7" in 8" (slika 7, b). [Za uporabo z zelo občutljivimi reagenti je treba plin najprej spustiti skozi stolpec sušilnega sredstva.]
3. Medtem ko balon držite ob telesu, ga zavrtite, da preprečite uhajanje plina. Nato na konec brizge trdno pritrdite zeleno iglo (št. 21, 0,8 mm × 25 mm ,varnostno opozorilo: zelo ostra!) (slika 7, c).
4. Da bi preprečili uhajanje plina, ko balonček odvijete, vstavite iglo v gumijasti zamašek (slika 7, d). Balon lahko zdaj odložite, medtem ko pripravljate druge dele namestitve.
Priprava erlenmajerice z reagentom
5. Odstranite površinsko vodo iz reagenčne erlenmajerice (po potrebi z mešalno palico) tako, da erlenmajerico posušite s plamenom ali jo za nekaj ur postavite v vročo pečico. Varnostno opozorilo: erlenmajerica bo zelo vroča! Za rokovanje z vročim steklom uporabite debele rokavice.
6. Takoj vstavite gumijasto pregrado (slika 8, a) v spoj brušenega stekla. Eno stran pregrade prepognite čez rob bučke in jo držite na mestu, hkrati pa prepognite tudi nasprotni strani (slika 8, b-d). Z debelimi rokavicami je to težko narediti. Druga možnost je, da z debelimi rokavicami držite erlenmajerico ob telesu in z golimi rokami (ali tanjšimi rokavicami, slika 9, a+b) prepognete pregrade.
7. Takoj pritrdite reakcijsko bučko na obročno stojalo ali rešetko s podaljškom in vstavite iglo balona z inertnim plinom v notranji krog na pregradi (slika 9 c, za krog na pregradi glejte sliko 8 d ).
8. V krogec na pregradi vstavite eno iglo (imenovano "izhodna igla"), da iz reakcijske bučke "izperete" zrak (slika 9 d). Cilj je s pritiskom iz balona v reakcijsko erlenmajerico potisniti inertni plin in zrak iz erlenmajerice izpodriniti skozi izhodno iglo.
9. Pustite, da se sistem izpihuje vsaj 5 minut, če uporabljate dušikov plin, in morda 1-2 minuti, če uporabljate argon (argon je gostejši od zraka, zato bo lažje izpodrinil zrak kot dušik). Nato odstranite izstopno iglo in pustite, da se bučka popolnoma ohladi pod balonom inertnega plina.
5. Odstranite površinsko vodo iz reagenčne erlenmajerice (po potrebi z mešalno palico) tako, da erlenmajerico posušite s plamenom ali jo za nekaj ur postavite v vročo pečico. Varnostno opozorilo: erlenmajerica bo zelo vroča! Za rokovanje z vročim steklom uporabite debele rokavice.
6. Takoj vstavite gumijasto pregrado (slika 8, a) v spoj brušenega stekla. Eno stran pregrade prepognite čez rob bučke in jo držite na mestu, hkrati pa prepognite tudi nasprotni strani (slika 8, b-d). Z debelimi rokavicami je to težko narediti. Druga možnost je, da z debelimi rokavicami držite erlenmajerico ob telesu in z golimi rokami (ali tanjšimi rokavicami, slika 9, a+b) prepognete pregrade.
7. Takoj pritrdite reakcijsko bučko na obročno stojalo ali rešetko s podaljškom in vstavite iglo balona z inertnim plinom v notranji krog na pregradi (slika 9 c, za krog na pregradi glejte sliko 8 d ).
8. V krogec na pregradi vstavite eno iglo (imenovano "izhodna igla"), da iz reakcijske bučke "izperete" zrak (slika 9 d). Cilj je s pritiskom iz balona v reakcijsko erlenmajerico potisniti inertni plin in zrak iz erlenmajerice izpodriniti skozi izhodno iglo.
9. Pustite, da se sistem izpihuje vsaj 5 minut, če uporabljate dušikov plin, in morda 1-2 minuti, če uporabljate argon (argon je gostejši od zraka, zato bo lažje izpodrinil zrak kot dušik). Nato odstranite izstopno iglo in pustite, da se bučka popolnoma ohladi pod balonom inertnega plina.
10. Če je potrebna masa prazne erlenmajerice, odstranite balonček z inertnim plinom (iglo vstavite v gumijasti zamašek) in pridobite maso hladne, prazne erlenmajerice s pregrado.
Priprava brizge za prenos reagenta
11. Iz vroče pečice vzemite dolgo, prožno iglo in jo takoj privijte v ustje plastične brizge, sveže odprte iz embalaže (slika 10 a). Brizga mora imeti večji volumen, kot je volumen reagenta, namenjenega za prenos, da je dovolj prožna za ustrezno manipulacijo z reagentom. Na primer, 10 ml brizga je premajhna za dovajanje 10 ml reagenta, lahko pa se uporabi za dovajanje 7 ml reagenta. Brizgo držite tako, da so vidne oznake prostornine, in priključite upognjeno iglo, usmerjeno navzgor, tako da je po privijanju (ki običajno zahteva približno pol obrata) upognjena igla usmerjena navzdol z vidnimi številkami. S tem pristopom lahko oznake prostornine vidimo med odvzemom tekočine, namesto da bi bile neprimerno nameščene na zadnji strani brizge (kot na sliki 10 d). Steklene brizge se pogosto uporabljajo z reagenti, občutljivimi na zrak, raztopljenimi v nepolarnih topilih (npr. heksanih), in zahtevajo nekatere dodatne premisleke, ki niso opisani v tem razdelku. Če boste uporabili stekleno brizgo, se za dodatna navodila posvetujte z inštruktorjem.
12. Spoj med iglo in brizgo ovijte s teflonskim trakom ali parafilmom (slika 10 b).
13. Iglo sperite z inertnim plinom: Iglo vstavite v pregrado prazne suhe erlenmajerice, pritrjene na balonček z inertnim plinom (slika 10 c), odvzemite polno količino inertnega plina (slika 10 d) in jo nato iztisnite v zrak.
14. Splaknjeno brizgo takoj vstavite v septum reagenčne erlenmajerice, če je v bližini, ali v gumijasti zamašek, dokler brizge ne boste uporabili.
11. Iz vroče pečice vzemite dolgo, prožno iglo in jo takoj privijte v ustje plastične brizge, sveže odprte iz embalaže (slika 10 a). Brizga mora imeti večji volumen, kot je volumen reagenta, namenjenega za prenos, da je dovolj prožna za ustrezno manipulacijo z reagentom. Na primer, 10 ml brizga je premajhna za dovajanje 10 ml reagenta, lahko pa se uporabi za dovajanje 7 ml reagenta. Brizgo držite tako, da so vidne oznake prostornine, in priključite upognjeno iglo, usmerjeno navzgor, tako da je po privijanju (ki običajno zahteva približno pol obrata) upognjena igla usmerjena navzdol z vidnimi številkami. S tem pristopom lahko oznake prostornine vidimo med odvzemom tekočine, namesto da bi bile neprimerno nameščene na zadnji strani brizge (kot na sliki 10 d). Steklene brizge se pogosto uporabljajo z reagenti, občutljivimi na zrak, raztopljenimi v nepolarnih topilih (npr. heksanih), in zahtevajo nekatere dodatne premisleke, ki niso opisani v tem razdelku. Če boste uporabili stekleno brizgo, se za dodatna navodila posvetujte z inštruktorjem.
12. Spoj med iglo in brizgo ovijte s teflonskim trakom ali parafilmom (slika 10 b).
13. Iglo sperite z inertnim plinom: Iglo vstavite v pregrado prazne suhe erlenmajerice, pritrjene na balonček z inertnim plinom (slika 10 c), odvzemite polno količino inertnega plina (slika 10 d) in jo nato iztisnite v zrak.
14. Splaknjeno brizgo takoj vstavite v septum reagenčne erlenmajerice, če je v bližini, ali v gumijasti zamašek, dokler brizge ne boste uporabili.
Odvzem reagenta.
15. V stekleničko z reagentom je treba vstaviti balonček z inertnim plinom, da se izenačijo tlaki med odvzemom tekočine. Če je steklenička z reagentom nameščena nad mizo, je treba pod njo uporabiti tudi platformo (npr. obročasto objemko/žično mrežo), ki zagotavlja oporo, če steklenička zdrsne iz prijema objemke.16. Iglo splaknjene brizge vstavite v pregrado reagenta, občutljivega na zrak, in v tekočino (slika 11 a).
17. Počasi odvzemite nekaj tekočine v brizgo. Če bat potegnete nazaj prehitro, lahko zaradi nizkega tlaka v brizgalki pride do pronicanja zraka skozi spoj med iglo in brizgalko (skozi teflonski trak ali parafilm ali okoli njega).
18. V brizgalki se neizogibno oblikuje mehurček. Držite brizgalko obrnjeno navzdol in navpično (slika 11 b), pritisnite na bat, da se plinski žepek prisili nazaj v stekleničko.
19. Počasi odvzemajte tekočino do 1-2 ml več od želene prostornine (slika 11 c), nato pa brizgalko držite navpično in iztisnite tekočino nazaj do želene prostornine (slika 11 d prikazuje 2,0 ml tekočine). Če sprva odvzamete večjo količino od želene, ste lahko prepričani, da v igli ni mehurčkov plina in da ste izmerili točen volumen.
20. Na tej točki mora biti igla polna na zrak občutljivega reagenta, in če bi jo odstranili iz stekleničke, bi reagent na konici igle prišel v stik z ozračjem. To ima lahko katastrofalne posledice, če je reagent precej reaktiven (kajenje ali morebitni požar). Varnostna opomba: Zato je nujno, da pred odstranitvijo igle med reagent, občutljiv na zrak, in atmosfero namestimo "pufr" inertnega plina (slika 13).
17. Počasi odvzemite nekaj tekočine v brizgo. Če bat potegnete nazaj prehitro, lahko zaradi nizkega tlaka v brizgalki pride do pronicanja zraka skozi spoj med iglo in brizgalko (skozi teflonski trak ali parafilm ali okoli njega).
18. V brizgalki se neizogibno oblikuje mehurček. Držite brizgalko obrnjeno navzdol in navpično (slika 11 b), pritisnite na bat, da se plinski žepek prisili nazaj v stekleničko.
19. Počasi odvzemajte tekočino do 1-2 ml več od želene prostornine (slika 11 c), nato pa brizgalko držite navpično in iztisnite tekočino nazaj do želene prostornine (slika 11 d prikazuje 2,0 ml tekočine). Če sprva odvzamete večjo količino od želene, ste lahko prepričani, da v igli ni mehurčkov plina in da ste izmerili točen volumen.
20. Na tej točki mora biti igla polna na zrak občutljivega reagenta, in če bi jo odstranili iz stekleničke, bi reagent na konici igle prišel v stik z ozračjem. To ima lahko katastrofalne posledice, če je reagent precej reaktiven (kajenje ali morebitni požar). Varnostna opomba: Zato je nujno, da pred odstranitvijo igle med reagent, občutljiv na zrak, in atmosfero namestimo "pufr" inertnega plina (slika 13).
21. Za ustvarjanje "inertnega plinskega pufra".
a. Namestite iglo v prostor nad glavo stekleničke z reagentom (Slika 12 a+b).
b. Injekcijsko brizgo držite navzdol in navpično, nežno povlecite bat nazaj, dokler se v sodu ne pojavi mehurček (približno 20 % prostornine brizge, slika 12 c). Takoj vstavite brizgo v pregrado reakcijske bučke, če je v bližini, ali v gumijasti zamašek, če je bučka oddaljena (slika 12 d).
Dostavite reagent.
22. Z balonom z inertnim plinom, vstavljenim v reakcijsko bučko, vstavite brizgo z reagentom v pregrado reakcijske bučke. Injekcijsko brizgo držite navpično, pritisnite na bat, da najprej dovajate pufer z inertnim plinom (slika 14 a), nato počasi dovajate reagent v erlenmajerico.
23. Ko se gumijasti bat brizge dotakne konca valja, prenehajte dovajati reagent (slika 14 b). Ne obrnite brizge in ne iztisnite preostale tekočine: to bi povzročilo dovajanje večje količine reagenta, kot je bila izmerjena z brizgo.
24. Igla bo še vedno polna na zrak občutljivega reagenta, zato s konico igle, ki je še vedno v prostoru reakcijske bučke, v brizgo odvzemite inertni plinski pufer. Če čistilne postaje ni v bližini, vstavite konico igle v gumijast zamašek.
22. Z balonom z inertnim plinom, vstavljenim v reakcijsko bučko, vstavite brizgo z reagentom v pregrado reakcijske bučke. Injekcijsko brizgo držite navpično, pritisnite na bat, da najprej dovajate pufer z inertnim plinom (slika 14 a), nato počasi dovajate reagent v erlenmajerico.
23. Ko se gumijasti bat brizge dotakne konca valja, prenehajte dovajati reagent (slika 14 b). Ne obrnite brizge in ne iztisnite preostale tekočine: to bi povzročilo dovajanje večje količine reagenta, kot je bila izmerjena z brizgo.
24. Igla bo še vedno polna na zrak občutljivega reagenta, zato s konico igle, ki je še vedno v prostoru reakcijske bučke, v brizgo odvzemite inertni plinski pufer. Če čistilne postaje ni v bližini, vstavite konico igle v gumijast zamašek.
Očistite iglo in brizgo.
25. Brizgo in iglo je treba očistiti čim prej, saj se lahko sčasoma v igli tvorijo usedline, ki ustvarijo zamašek. Za čiščenje brizge in igle.
25. Brizgo in iglo je treba očistiti čim prej, saj se lahko sčasoma v igli tvorijo usedline, ki ustvarijo zamašek. Za čiščenje brizge in igle.
a. V brizgo natočite nekaj ml čistega topila, podobnega topilu, ki se uporablja v raztopini, občutljivi na zrak (slika 14 c). Slike v tem razdelku na primer prikazujejo prenos reagenta BH3, raztopljenega v THF. Idealno topilo za izpiranje bi bil THF. Ker THF ni bil na voljo, je bil dober nadomestek dietil eter, saj sta si topili strukturno podobni (oba sta etra).
b. Topilo izločite v čašo za odpadke. Ponovite s ponovnim izpiranjem topila, pri čemer pazite, da izpirate celotno območje v brizgalki, kjer se je reagent dotikal.
c. Enkrat sperite brizgo z vodo, da raztopite in odstranite vse anorganske soli.
d. Nato brizgo in iglo dvakrat sperite z nekaj ml acetona.
e. Iglo odstranite iz brizge in jo shranite za nadaljnjo uporabo. Plastične brizge ne smete ponovno uporabiti, temveč jo zavrzite: topilo, ki je prisotno v številnih raztopinah, občutljivih na zrak, razgradi gumijasti bat na brizgi, zaradi česar po eni uporabi nabrekne in postane neučinkovita.
Igle za brizge in kanile.
Igle za brizgalke z Luerjevim zaklepom iz nerjavečega jekla so različnih dolžin in premerov. Dolžina igle, ki jo boste potrebovali, je odvisna od velikosti posode, iz katere želite odvzeti tekočino; potreben premer je odvisen od velikosti brizge - igle velikega premera ne smete uporabljati z brizgo majhne prostornine - in viskoznosti raztopine ali tekočine. Premeri igel so izraženi v "premeru": čim večji je premer, tem ožji je premer igle. Za večino del v inertni atmosferi morate uporabljati igle z "neporušno" ali "odklonsko" konico (slika 15), ki zagotavlja, da se košček septuma ne ujame v iglo, ko jo potiskate skozi.
Igle za brizgalke z Luerjevim zaklepom iz nerjavečega jekla so različnih dolžin in premerov. Dolžina igle, ki jo boste potrebovali, je odvisna od velikosti posode, iz katere želite odvzeti tekočino; potreben premer je odvisen od velikosti brizge - igle velikega premera ne smete uporabljati z brizgo majhne prostornine - in viskoznosti raztopine ali tekočine. Premeri igel so izraženi v "premeru": čim večji je premer, tem ožji je premer igle. Za večino del v inertni atmosferi morate uporabljati igle z "neporušno" ali "odklonsko" konico (slika 15), ki zagotavlja, da se košček septuma ne ujame v iglo, ko jo potiskate skozi.
Kanile so dolge, prožne igle z dvojnim koncem, izdelane iz nerjavnega jekla ali inertne plastike, ki se uporabljajo za prenos velikih količin reagentov ali topil iz ene posode v drugo pod tlakom inertnega plina (slika 16).
Povzetek
Veliko eksperimentalnih postavitev je mogoče izvesti z bučkami s tremi grli in stekleno posodo z dodatno pipo ali priključkom, ki zagotavlja dovod za inertni plin in dostop do vakuuma za cikel izpraznjevanja in ponovnega polnjenja. Trdne snovi, občutljive na zrak ali stabilne na zraku, je treba dodati na začetku reakcije, če je to mogoče. Dodajanje trdnih snovi sredi reakcije je zahtevnejše, vendar se lahko izvede z lijakom ali cevjo za dodajanje trdnih snovi. Tekočine dodajamo z brizgalko, če je količina manjša od 50 ml, ali s kanilo, če potrebujemo več kot 50 ml.
Dinamična destilacija brez zraka
Dinamične vakuumske destilacije brez zraka se rutinsko uporabljajo za čiščenje tekočin z visokim vreliščem (> 150 °C), snovi, občutljivih na zrak, in nekaterih trdnih snovi z nizkim tališčem. Ta metoda je primerna za komercialno dostopne reagente ali spojine, pripravljene v velikem obsegu v laboratoriju, pri katerih (pogosto znane) nečistoče niso hlapne in tako ostanejo po destilaciji.
Slika 18
Postopki po korakih
Korak 1: Nečisto snov prenesemo v ustrezno Schlenkovo bučko, opremljeno z magnetno mešalno palico. Za komercialno dostopne reagente, ki jih je treba očistiti v razsutem stanju, se lahko dodajo v Schlenkovo bučko (ki je bila že priključena na linijo inertnega plina) pod pretokom inertnega plina. Pri spojinah, pripravljenih v lastni režiji, surovi material običajno ostane v Schlenkovi bučki po odstranitvi topila in hlapnih snovi v vakuumu.
Slika
Korak 2: Schlenkova bučka, destilacijski mostiček in Schlenkov pokrovček se namažejo, sestavijo in priključijo na linijo inertnega plina. Opomba: Na sliki prikazani destilacijski mostiček (enodelni) je zasnovan posebej za čiščenje tekočin z visokim vreliščem pod visokim vakuumom. To se razlikuje od tipične destilacijske naprave z destilacijsko glavo, nastavkom za termometer in vodno hlajenim kondenzatorjem.
Slika
Korak 3: Ko sta sprejemna Schlenkova bučka in destilacijski mostiček ciklično priključena na linijo in ponovno napolnjena z inertnim plinom, se poveže s Schlenkovo bučko, ki vsebuje surovo snov. Pri tem bo morda potrebna kratka pomoč pri odstranjevanju sponk in zamaškov. Zagotovite, da med tem postopkom v obe bučki teče inertni plin, da se zmanjša izpostavljenost atmosferskemu zraku in vlagi.
Korak 4: Zapremo zaporni pipi na obeh Schlenkovih bučkah in destilacijsko bučko spustimo v primerno grelno ploščo ali oljno kopel. Med mešanjem se počasi in previdno odpre zaporna pipa na sprejemni Schlenkovi bučki do vakuuma. S tem se surova snov razplini in odstrani preostalo topilo ali hlapne nečistoče. Opomba: Surova snov mora imeti dovolj visoko vrelišče, da pri temperaturi okolice ne izhlapeva v vakuumu. Za kondenzacijo hlapnih spojin se lahko uporabi zunanji lovilec tekočega dušika med sprejemno bučko in vodom za inertni plin.
Korak 5: Ko je v destilacijski napravi vzpostavljen dober vakuum (tj. nizek tlak) in je surovina popolnoma razplinjena, lahko počasi zvišujemo temperaturo na grelnem plašču. Ker surovina pri temperaturi okolja ne izhlapeva, za hlajenje sprejemne bučke in kondenzacijo destilata običajno zadostuje ledena kopel, lahko pa se uporabi tudi dewar s tekočim dušikom. Med destilacijo je morda treba bučko in del mostička izolirati z aluminijasto folijo ali na kratko segreti steklovino s toplotno pištolo.
Korak 6: Ko je destilacija končana, se na sprejemni bučki zapre zaporna pipa. Segrevalni plašč se spusti, da se destilacijska bučka ohladi na temperaturo okolice, hladilna kopel pa se odstrani iz sprejemne bučke, da se ta odtali ali segreje na temperaturo okolice.
Korak 7: Ko je destilacijska naprava na sobni temperaturi, se sistem počasi napolni z inertnim plinom. Če je bil uporabljen zunanji sifon, ga je treba najprej odklopiti in ponovno priključiti sprejemno bučko na linijo inertnega plina.
Korak 8: Pod pretokom inertnega plina lahko destilacijski mostiček odstranimo iz sprejemne bučke in ga nadomestimo s čistim, namazanim zamaškom iz brušenega stekla. Prečiščeno snov lahko zdaj prenesete v ustrezno ampulo za shranjevanje s kaniolo ali jo neposredno uporabite za nadaljnje manipulacije.
Namigi in nasveti.
- Približno temperaturo destilacije lahko izračunamo na podlagi znanega vrelišča spojine (pri tlaku okolice) in tlaka v cevi inertnega plina (če uporabljamo manometer).
- Za kompleksne mešanice vrst, ki jih je treba ločiti z vakuumsko destilacijo, je za zbiranje več frakcij običajno potrebna bolj zapletena postavitev, ki vsebuje Vigreuxovo kolono, nastavek za termometer in sprejemnik "prašičev" (sprejemniki "pajek" ali "krava").
Last edited by a moderator:
