Вюрца и кляйзена в чем разница

Основные виды лабораторной посуды

В лабораториях работают в химической посуде двух типов, различающих­ся наличием или отсутствием шлифованных соединений.

В основном стеклянная лабораторная посуда представлена предметами, имеющими

стандартные шлифы. Из этих предметов, собственно, и мон­тируются приборы для синтеза и выделения соединений.

Существует несколько основных типов шлифованных соединений,отличающихся по форме (конические, сферические, цилиндрические). Наиболее распространенными являются конические(рис. 1). Шлифы обозначаются по диаметру нижнего основания,

1 При попадании горящей жидкости на одежду стоящего человека в первую очередь страдают лицо и волосы. Ложась на пол, вы выводите голову из зоны пламени и даете возможность его сбить.

А В С

Рис. 2. Лабораторный стакан (1) и колбы: коническая (Эрленмейера) (2); коническая с отводом (Бунзена) (3); круглодонная одногорлая (4); грушевидная одногорлая (при­емник) (5); круглодонная трехгорлая (6)

Холодильники(рис. 4) служат для охлаждения и конденсации паров при проведении химических реакций и перегонке органических соединений. По своему назначению различают прямые и обратные холодильники. Прямойхолодильник предназначен для конденсации паров вещества или растворителя с удалением конденсата. В обратномхолодильнике конден­сирующиеся пары возвращаются в реакционную смесь. Для охлаждения паров в холодильниках в основном используют воду (водяной холодиль­ник) или воздух (воздушный холодильник).

резиновые трубки, при этом одну присоединяют к водопроводному крану, а вторую отводят в раковину. Вода подается через нижнюю «оливку», чтобы холодильник был полностью заполнен (рис. 5).

В лабораториях применяют и холодильники других типов (см. рис. 4). Шариковыйхолодильник обычно используется как обратный, так как шаровидные расширения внутренней трубки заметно повышают его эффективность по сравнению с холодильником Либиха. Змеевиковыйхолодильник всегдаприменяется только как нисходящийдля низко-кипящих веществ. Он никогдане используется как обратный, так как стекающий по сгибам тонкой внутренней трубки конденсат при интен­сивном кипении легко может быть выброшен из холодильника. Удачная конструкция у обратного холодильника Димрота,конденсация паров в котором происходит на внешней поверхности впаянного внутрь сте­клянной трубки змеевика. Эффективность этого холодильника можно увеличить, охлаждая и внешние стенки (холодильник Димрота-Либихас двойным охлаждением).

При использовании холодильников необходимо постоянно следить за током воды. Слишком сильный ток может привести к тому, что будут сорваны шланги и вода попадет на рабочее место или на нагретую пере­гонную колбу (последнее может привести к взрыву). Слабый ток воды или его отсутствие тоже могут привести к аварии.

Рис. 5. Использование прямого холодильника в качестве нисходящего (1) и обратного (2). Стрелками обозначено направление потока охлаждающей воды

Воронкиразнообразны по своему устройству и назначению.

Для переливания жидкостей и фильтрования при атмосферном давле­нии применяются конические химические воронки.Они изображены на рис. 6, на этом же рисунке показано изготовление складчатого фильтра из кружка фильтровальной бумаги. Из-за наличия складок бумага не при­легает плотно к поверхности воронки, что и обеспечивает эффективное фильтрование. Если ставится задача отделения нерастворимых примесей (осушителя и т. п.), можно использовать небольшой кусок ваты.

1 2 3

Рис. 6. Простые химические воронки (1), процедура изготовления складчатого фильтра (2) и готовый складчатый фильтр (3)

Для отделения кристаллических продуктов обычно применяют филь­трование под вакуумом. При этом используют изготовленные из фарфора воронки с плоским дырчатым дном (воронки Бюхнера),а также воронки со вплавленной пластинкой из пористого стекла (воронки Шотта).

Капельные воронки(рис. 7) используются для прикапывания жидкости к реакционной смеси и представляют собой цилиндрические или кони­ческие емкости с муфтой сверху, а также краном и керном снизу. Перед работой с капельной воронкой шлиф стеклянного крана необходимо слег­ка смазать вакуумной смазкой и обязательно проверить, не протекает ли кран в закрытом положении. Более удобными и универсальными являются воронки с обводом(компенсатором давления, впаянной «до» и «после» крана стеклянной трубкой).

Делительные воронки(рис. 7) конструктивно отличаются от простых капельных воронок тем, что обычно имеют коническую форму и не име­ют нижнего керна. Эти воронки служат для разделения двух несмеши-вающихся жидкостей и комплектуются пластиковыми или стеклянными пробками.

Насадки и алонжи.В синтетической практике используются самые разные по конструкции насадки— спаянные под нужными углами трубки со шли­фами разного диаметра (рис. 8). Они обычно вставляются в колбы и ис­пользуются для монтажа лабораторных приборов из отдельных предметов (колб, холодильников, капельных воронок, термометров и т. д.). Удобной является насадка Дина-Старка (4),в основном используемая при прове­дении реакции дегидратации: керн вставляется в колбу, в муфту же встав­ляют обратный холодильник. В колбе кипит раствор вещества в органиче­ском растворителе, например в бензоле, и при отщеплении воды из колбы отгоняется азеотропная смесь вода-бензол, которая конденсируется, попадает в приемную емкость насадки и расслаивается в ней. Вода сливается через кран. Алонжаминазывают специальные изогнутые насадки, предназначен­ные для соединения прямых холодильников с приемными колбами.

Источник

Оснащение химической лаборатории (стр. 9 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Фракционную перегонку проводят в приборе, похожем на прибор для простой перегонки, но снабженном дефлегматором (рис. 33).

Рис. 33. Прибор для фракционной перегонки:

9— хлоркальциевая трубка;

11— ректификационная колонка

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

Получив набор фракций, перегонку повторяют, начиная с первой фракции. Из нее собирают в более узком температурном интервале дистиллят, обогащенный летучим компонентом. Когда будет достигнута температура отбора второй фракции, перегонку прекращают, в перегонную колбу вносят вторую фракцию и перегонку повторяют до достижения температуры отбора третьей фракции и т. д. В результате нескольких циклов перегонки удается разделить смесь на индивидуальные компоненты.

Для повышения эффективности разделения смеси и, следовательно, уменьшения числа повторных перегонок используют дефлегматоры. Сущность действия дефлегматора состоит в том, что при прохождении по нему паров происходит их охлаждение на стенках дефлегматора и частичная конденсация в первую очередь более высококипящего компонента. Конденсирующиеся пары в виде жидкости (флегмы) стекают обратно в перегонную колбу (отсюда и возникло название дефлегматора). Процесс повторяется многократно, и это обеспечивает высокую эффективность разделения компонентов смеси.

Для исключения контакта перегнанного вещества с влагой воздуха служит алонж с тубусом (отводной трубкой). Алонж герметично соединен с колбой-приемником, а тубус — с хлоркальциевой трубкой (рис. 33). Хлоркальциевые трубки предотвращают попадание паров влаги во внутреннее пространство прибора или сосуда, обеспечивая при этом сообщение с атмосферой. Хлоркальциевая трубка имеет шарообразное утолщение, в которое между двумя ватными тампонами помещают кусочки безводного хлорида кальция или другого подходящего осушителя.

Ректификация — это способ перегонки, являющийся частным случаем фракционной перегонки. В одном приборе (ректификационной колонке) объединяется столько отдельных процессов перегонки, сколько необходимо для полного разделения смеси на индивидуальные компоненты. Лабораторная ректификационная колонка представляет собой длинную стеклянную трубку, наполненную насадкой и снабженную изолирующей рубашкой (рис. 33).

Термоизоляция колонки необходима для достижения более полного равновесия между паром и жидкостью. Насадка обеспечивает большую поверхность контакта между поднимающимися по колонке парами и стекающей им навстречу флегмой. При контакте паров с флегмой происходит удаление из нее летучего компонента и одновременно с этим конденсация менее летучего компонента. Процесс многократно повторяется по всей высоте колонки. В результате на выходе из колонки в парах содержится почти исключительно более летучий компонент.

Эффективность действия колонки зависит от ее размеров и типа насадки, в качестве которой часто используют стеклянные бусы, кольца или короткие отрезки тонких стеклянных трубок. Ректификация — самый эффективный способ разделения смесей летучих веществ, в том числе и многокомпонентных. В лабораторных условиях этим методом удается разделить жидкости, температуры кипения которых различаются лишь на 10°С.

Азеотропные смеси — это смеси жидкостей с определенным соотношением компонентов, у которых состав насыщенного пара и жидкости одинаков. Существуют двойные и тройные азеотропные смеси, которые кипят при постоянной температуре как индивидуальное вещество. Обычно температура кипения азеотропной смеси ниже кипения каждого из ее компонентов. Азеотропные смеси не разделяются на компоненты даже с помощью самой эффективной перегонки при атмосферном давлении. Однако, изменяя давление, азеотропную смесь можно разделить, потому что давление их паров практически никогда не изменяется пропорционально изменению давления.

Отгонкой азеотропной смеси часто пользуются для обезвоживания растворителей или удаления воды из реакционной смеси.

Перегонка в вакууме. Этот вид перегонки применяется тогда, когда для снижения опасности разложения перегоняемого вещества необходимо понизить температуру кипения. Для приблизительной оценки температуры кипения вещества в вакууме руководствуются следующим эмпирическим правилом: при уменьшении внешнего давления вдвое температура кипения вещества понижается на 15—20°С. Для более точного определения температуры кипения при данном давлении, используют номограмму.

Рис. 34. Прибор для перегонки в вакууме:

9— манометр с краном;

Прибор для перегонки в вакууме (рис. 34) отличается от прибора для перегонки при атмосферном давлении (рис. 31) тем, что в качестве перегонной колбы используется колба с насадкой Кляйзена, снабженная капилляром с очень маленьким внутренним диаметром. Через этот капилляр в вакуумированную систему тонкой струйкой, пробулькивая через жидкость в перегонной колбе, поступает воздух, и таким образом капилляр выполняет ту же роль, что и кипятильники при простой перегонке. Капилляр должен доходить практически до самого дна колбы. Сверху на него надевают кусок резинового вакуумного шланга со вставленной тонкой проволочкой, снабженный винтовым зажимом Гофмана для тонкой регулировки скорости прохождения через него пузырьков воздуха или инертного газа (азота или аргона, если перегонку ведут в условиях, не допускающих контакта перегоняемого вещества с воздухом).

Для перегонки в глубоком вакууме и при высоких температурах предпочтительно использовать цельнопаянные перегонные колбы — обычную колбу Кляйзена, колбу Кляйзена с дефлегматором, колбу Фаворского (рис. 35, а—в).

Рис. 35. Посуда для перегонки в вакууме:

б—колба Кляйзена с дефлегматором;

г—алонж-паук с тремя приемниками и трехходовыми кранами

Отбор фракций при фракционной вакуумной перегонке производят с помощью специальных аллонжей различных конструкций, называемых «пауками» (рис. 35, г). Паук позволяет менять приемник, не отключая систему от вакуума.

В систему для вакуумной перегонки обязательно входят предохранительная склянка и манометр. Манометр и прибор для перегонки присоединяют к вакуумному насосу параллельно. Перегонный прибор, предохранительную склянку и манометр соединяют между собой вакуумными шлангами. Если собирается прибор на шлифах, все они должны быть предварительно смазаны вакуумной смазкой. Перегоняемое вещество помещают в колбу Кляйзена, соединяют систему с вакуумом (для этой цели лучше воспользоваться трехходовым краном) и проверяют герметичность системы с помощью манометра.

● Перегонку в вакууме обязательно проводят в защитных очках или маске.

По достижении нужного вакуума начинают нагревание колбы. В ходе перегонки следят за температурой и давлением. Для контроля давления в системе кран манометра периодически открывают и, сделав замер, закрывают. По окончании перегонки сначала удаляют источник нагрева, колбе дают немного охладиться и лишь после этого медленно соединяют прибор с атмосферой. Для этого сначала полностью открывают зажим Гофмана на капилляре, затем открывают трехходовой кран и только тогда выключают насос. Осторожно открывая кран манометра, медленно впускают в него воздух. Это особенно важно при работе с ртутным манометром, так как если кран открыть быстро, то резко поднимающаяся ртуть может разбить стеклянную трубку манометра.

Перегонка с водяным паром. Этот метод основан на том, что высококипящие не смешивающиеся или мало смешивающиеся с водой вещества при пропускании через них водяного пара улетучиваются и вместе конденсируются в холодильнике. Собранный в приемник дистиллят в виде двух слоев несмешивающихся жидкостей разделяют затем в делительной воронке.

Летучесть с водяным паром не является специфической особенностью какой-либо группы веществ, а зависит лишь от достаточного давления пара вещества при данной температуре и в присутствии воды. Давление паров несмешивающихся веществ не зависит друг от друга (в отличие, например, от случая азеотропных смесей), а общее давление паров двух компонентов — от их соотношения. Температура кипения гетерогенной смеси достигается лишь тогда, когда суммарное давление становится равным атмосферному. Температура кипения такой смеси ниже температуры кипения низкокипящего компонента (воды). С помощью перегонки с водяным паром удается перегнать при температуре около 100 °С вещества, кипящие существенно выше.

Чтобы установить, обладает ли вещество летучестью с водяным паром, проводят предварительную пробу. К небольшому количеству вещества добавляют 1—2 мл воды и смесь нагревают до кипения. Если конденсат мутный, вещество можно перегонять с водяным паром. Пробу проводят в приборе для простой перегонки, в трубке Эмиха или даже в маленьком химическом стаканчике, который закрывают часовым стеклом, выполняющим роль холодильника.

Источник

Другие [3.3]-сигматропные сдвиги

Вы будете перенаправлены на Автор24

Кроме уже рассмотренных классичессических вариантов перегруппировок Коупа и Кляйзена к перегруппировкам, включающим [3.3]-сигматропные сдвиги, также относится ряд их вариаций и подобных реакций. Ниже мы приведем примеры таких реакций, которые, по крайней мере, формально можно рассматривать как [3,3]-сдвиги. Эти примеры иллюстрируют большой синтетический потенциал таких реакций.

Перегруппировка Эшенмозера-Кляйзена

Рисунок 1. Перегруппировка Эшенмозера-Кляйзена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Механизм перегруппировки Эшенмозера-Кляйзена:

Рисунок 2. Механизм перегруппировки Эшенмозера-Кляйзена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Перегруппировка Ирланда-Кляйзена

Рисунок 3. Перегруппировка Ирланда-Кляйзена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Готовые работы на аналогичную тему

Перегруппировка Ирланда-Кляйзена является реакцией аллильного карбоксилата с сильным основанием (например, диизопропиламидом лития), в результате которой образуются получить δ-ненасыщенные карбоновые кислоты. Перегруппировка протекает через силилкетеновые ацетали, которые образуются путем улавливания енолята лития триметилхлорсиланом. Подобно перегруппировке Ирланда-Кляйзена, перегруппировка может иметь место как при высоких температурах, так и при комнатной температуре. Многочисленные примеры энантиоселективной перегруппировки Ирланда-Кляйзена включают применение хиральных реагентов бора и хиральных вспомогательных веществ.

Рисунок 4. Перегруппировка Ирланда-Кляйзена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Перегруппировка Джонсона-Кляйзена

Рисунок 5. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Механизм перегруппировки Джонсона-Кляйзена:

Рисунок 6. Механизм перегруппировки Джонсона-Кляйзена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Перегруппировки гетеро-Кляйзена

Кроме как с оксосоединениями перегруппировкам кляйзеновского типа также подвергаютя различные тио и аза соединения. В том числе известны следующие модификации перегруппировки:

Перегруппировки тиокарбонатов и иминоэфиров

В случае этих соединений положение равновесия сильно сдвинуто вправо и движущей силой реакции является образование карбонильной группы.

Рисунок 7. Перегруппировки тиокарбонатов и иминоэфиров. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В данном случае реакция имеет более низкий энергетический барьер, чем нормальная перегруппировка Кляйзена. Интерпретация механизма затруднена параллельным протеканием конкурирующих реакций.

Рисунок 8. Тио-перегруппировка Кляйзена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 9. Амино-перегруппировка Кляйзена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Получи деньги за свои студенческие работы

Курсовые, рефераты или другие работы

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 26 01 2021

Источник

Вюрца и кляйзена в чем разница

1. Приборы для простой перегонки в вакууме

Приборы для перегонки в вакууме отличаются от приборов для перегонки под атмосферным давлением главным образом устройством приемников, благодаря которому можно собирать дестиллат, не нарушая вакуума. Вторым отличительным признаком является наличие приспособления против бросков жидкости в перегонной колбе, усиливающихся с увеличением вакуума. Ниже мы рассмотрим особенности устройства перегонных колб и приемников, позволяющие осуществлять простую вакуумперегонку.

Чтобы уменьшить загрязнение жидкости в колбе веществами, которые экстрагируются из резиновых пробок (особенно при высокой температуре перегонки), весьма целесообразно при вакуум-разгонках пользоваться другим способом соединения термометра (или трубки с капилляром) с горлом колбы. Одновременно уменьшается опасность поломки термометра при вынимании пробки, обычно сильно всасывающейся. В этом случае оба горла у колбы сужают так, как показано на рис. 53, 2. Понятно, что самая узкая часть горла должна быть все же настолько широкой, чтобы в нее свободно мог проходить термометр. На суженную часть горла надевают отрезок резиновой трубки, которая может плотно охватить термометр или трубку. Затем в резиновую трубку вставляют термометр (или стеклянную трубку).

Очень часто для вакуумных перегонок пользуются вместо колбы Кляйзена колбой Фаворского или колбой Арбузова (см. рис. 19). Для этой цели пригодна также колба Андреева (см. рис. 24).

Когда в системе создан вакуум, через жидкость из капилляра начинают проходить мелкие пузырьки воздуха, которые являются зародышами парообразования; жидкость при этом перемешивается током пузырьков. Тем самым предупреждаются местные перегревы, являющиеся причиной бросков.

Весьма хорошие результаты при вакуум-разгонке получаются, судя по литературным данным, если жидкость нагревать термосифоном, описанным в главе III.

Следует отметить, что применение термосифона или стеклянной ваты не может вызвать понижения температуры кипения вещества. При перегонке вещества в токе воздуха или другого газа температура кипения жидкости снижается в зависимости от количества просасываемого через нее газа. Это явление, как и перепад давления между колбой и приемником, зависящий и от скорости просасывания газа, сильно отражаются на точности получаемых данных по температурам кипения веществ в вакууме. Так как влияние просасываемого газа на условия перегонки жидкости часто не учитывают, то литературные данные по температурам кипения веществ в вакууме часто плохо воспроизводятся и не являются надежными.

Как правило, в лабораториях давление, при котором проводятся вакуум-перегонки, измеряется с помощью вакуумметра, соединенного с приемником. Между тем давление в колбе не равно давлению в приемнике и холодильнике.

Рис. 54. Перепад давления в приборе для вакуум-перегонки

Иногда приходится иметь дело с веществами, которые разлагаются даже при температуре кипения в вакууме. Перегонку таких термически весьма неустойчивых соединений можно проводить в вакууме ниже температуры их кипения. Жидкости, испаряющиеся при этом, конденсируются в охлажденном приемнике. Однако такой способ перегонки может оказаться еще менее эффективным для разделения жидкостей, чем простая перегонка, так как жидкость не кипит; она слабо перемешивается, и образование пара происходит не во всей массе, а только на поверхности. По мере испарения нижекипящего компонента концентрация его в поверхностных слоях уменьшается и восполняется в основном вследствие диффузии из нижележащих слоев жидкости. В результате пар оказывается менее обогащенным нижекипящими компонентами, нежели при перегонке кипящей жидкости. Иногда с этой же целью применяют перегонку в токе газа при температуре более низкой, чем температура кипения жидкости.

Для перегонки высокомолекулярных соединений приходится прибегать к молекулярной перегонке (см. стр. 131).

Приемники. Простейшим приемником для вакуум-перегонок может служить колба Вюрца, надетая на форштосс холодильника так, чтобы конец форштосса находился внутри шара (см. рис. 21, У). При смене такого приемника требуется прерывать перегонку.

Чтобы отбирать фракции, не нарушая режима вакуум-перегонки, пользуются приемниками особой конструкции двух типов: съемными и передвижными. Приемники первого типа изображены на рис. 55. Весьма простые по устройству, съемные приемники неудобны тем, что дестиллат в них проходит через кран, соприкасаясь со смазкой. Этого недостатка лишены передвижные приемники, простейшим из которых является так называемый «паук». Различные виды «пауков» изображены на рис. 56. На отростки приемника надевают круглодонные колбы или пробирки. Поворачивая «паук», подставляют под конец форштосса очередную колбу. Резиновая пробка, на которую надет «паук», должна быть хорошо смазана глицерином, чтобы он легко вращался. Иногда «пауки» присоединяются к форштоссу или алонжу на шлифе, который также следует хорошо смазывать вакуум-смазкой (см, приложение III).

Рис. 55. Приемники съемного типа

Разновидностью передвижных приемников являются приемники, изображенные на рис. 57. При такой конструкции приемников форштосс холодильника входит в резервуар, представляющий собой толстостенный стакан или колокол, в котором помещаются пробирки, иногда прикрепленные к колодке. Вращая ось (или резервуар), подставляют ту или иную пробирку под конец форштосса. Этот тип приемников особенно удобен для отбора большого числа маленьких фракций. Герметизация сосуда может быть выполнена различными способами. Сосуд может открываться сверху или снизу. Соединение его частей может быть сделано на шлифе или при помощи резиновых пробок или прокладок. Ось (проволочная или стеклянная) может проходить через пробку или соединяться с сосудом на шлифе. Колодку можно сделать из дерева или большой пробки. Выточив по образующим пробки желобки, помещают в них пробирки, которые удерживаются на месте резиновым кольцом (надетым на все пробирки). Приемники, изображенные в нижней части рис. 57, предназначены для микроколонок.

Рис. 56. Приемники типа ‘паук’

Рис. 57. Передвижные приемники с пробирками

В приемнике для перегонки больших количеств жидкости (рис. 58) распределение дестиллата по отдельным колбам производится поворотом распределителя. Отростки снабжены краном с тремя отверстиями; кран этот позволяет закрывать доступ дестиллата в колбу, соединяя ее в то же время с атмосферой. После того как дестиллат из колбы слит и она вновь надета на место, можно вторым насосом эвакуировать колбу и затем вновь открыть в нее доступ дестиллату. Тем самым предупреждается возможность падения давления при соединении колбы с остальной системой.

Рис. 58. Приемник для перегонки больших количеств жидкости

В приемнике для перегонки малых количеств жидкости, изготовленном из материальной банки (см. рис. 57, внизу), капли дестиллата из форштосса попадают на согнутую палочку или заплавленную барометрическую трубку, поворотом которой направляют дестиллат в ту или иную пробирку. Палочка проходит через отрезок вакуумной трубки, смазанной глицерином или вазелином. Материальную банку необходимо предварительно проверить под вакуумом.

Источник