Įvadas: Įvadas.
Naudojant reagentus, kurie reaguoja su vandeniu ar ore esančiu deguonimi, kartais būtina užtikrinti kruopščiai sausas sąlygas arba sąlygas be deguonies. Norint saugiai ir efektyviai naudoti šiuos reagentus, stiklinius indus reikia išdžiovinti orkaitėje arba liepsnoje, tada orą išstumti sausomis inertinėmis dujomis (dažniausiai azotu arba argonu). Taip aparato viduje sukuriama "inertinė atmosfera", kuri nereaguoja su reagentais.
Reakcijos sukūrimas.
Kiekvienai reakcijai reikia pridėti keletą reagentų, dažnai nustatyta tvarka. Atliekant reakciją, jautrią orui, reikia atsargiai ir sumaniai pridėti reagentus, neįleidžiant į sistemą oro ar drėgmės. Kaip pridėti kiekvieną reagentą, priklauso nuo reakcijos pobūdžio. Reakcijos gali būti jautrios orui reagentų atžvilgiu, pavyzdžiui, n-BuLi arba Grignardo reagentai, arba gali būti, kad tik reakcijos produktas yra jautrus orui, pavyzdžiui, metaloorganinis kompleksas.
Jei reakciją būtina atlikti inertinėje aplinkoje, pirmiausia tuščią aparatą pripildykite inertinėmis dujomis. Tada įpilkite (greitai!) tirpiklių ir reagentų, kolbą prapūskite inertinėmis dujomis, atvėsinkite (jei reikia). Reakcija vyksta esant minimaliam buferiniam inertinių dujų viršslėgiui. Viršslėgis sukuriamas trumpu (kelių mm) inertinio skysčio stulpeliu, įpiltu į skysčio sklendę šio prietaiso išėjime. Sintezė atliekama atidžiai laikantis procedūros, išlaikant aušinimo (šildymo) režimą ir reagentų pridėjimo greitį. 1 pav. pavaizduotas aparatas, skirtas sintezei vykdyti inertinėje aplinkoje su aušinimu, kontroliuojant temperatūrą. Sintezės pabaigoje gautas mišinys apdorojamas griežtai laikantis procedūros. Paprasčiausias tikslinio junginio išskyrimo būdas yra filtravimas. Kai kuriais atvejais gryną produktą galima išskirti distiliuojant (distiliuojant vandens garais) tiesiai iš reakcijos mišinio. Kitais atvejais pirmasis reakcijos mišinių apdorojimo etapas yra reaktyviųjų reagentų ir tarpinių produktų gesinimas (vandeniu, rūgščių ar bazių tirpalais), rūgštinių ar šarminių katalizatorių neutralizavimas, netirpių junginių atskyrimas filtruojant, produkto išskyrimas iš neorganinės ar vandeninės fazės ir jo koncentravimas. Šiuo atveju daugiausia naudojama ekstrakcija.
Jei reakciją būtina atlikti inertinėje aplinkoje, pirmiausia tuščią aparatą pripildykite inertinėmis dujomis. Tada įpilkite (greitai!) tirpiklių ir reagentų, kolbą prapūskite inertinėmis dujomis, atvėsinkite (jei reikia). Reakcija vyksta esant minimaliam buferiniam inertinių dujų viršslėgiui. Viršslėgis sukuriamas trumpu (kelių mm) inertinio skysčio stulpeliu, įpiltu į skysčio sklendę šio prietaiso išėjime. Sintezė atliekama atidžiai laikantis procedūros, išlaikant aušinimo (šildymo) režimą ir reagentų pridėjimo greitį. 1 pav. pavaizduotas aparatas, skirtas sintezei vykdyti inertinėje aplinkoje su aušinimu, kontroliuojant temperatūrą. Sintezės pabaigoje gautas mišinys apdorojamas griežtai laikantis procedūros. Paprasčiausias tikslinio junginio išskyrimo būdas yra filtravimas. Kai kuriais atvejais gryną produktą galima išskirti distiliuojant (distiliuojant vandens garais) tiesiai iš reakcijos mišinio. Kitais atvejais pirmasis reakcijos mišinių apdorojimo etapas yra reaktyviųjų reagentų ir tarpinių produktų gesinimas (vandeniu, rūgščių ar bazių tirpalais), rūgštinių ar šarminių katalizatorių neutralizavimas, netirpių junginių atskyrimas filtruojant, produkto išskyrimas iš neorganinės ar vandeninės fazės ir jo koncentravimas. Šiuo atveju daugiausia naudojama ekstrakcija.
1 pav.
Eksperimentinė sąranka.
Reakcijos rengiamos taip pat, kaip ir nejautrios orui reakcijos, tačiau vietoj tradicinės kolbos su apvaliu dugnu naudojama trijų kaklelių kolba arba Šlenko kolba. Šlenko kolbos turi čiaupą, skirtą prijungti aparatą prie inertinių dujų linijos ir kontroliuoti inertinių dujų patekimą, o trijų kaklelių kolbose tam tikslui reikia papildomo adapterio. Paprasčiausias būdas reakcijai paruošti - pirmiausia surinkti visus stiklinius indus, o po to, prieš įdedant reagentus, taikyti evakuacijos ir papildymo ciklą, kad būtų užtikrinta inertinė atmosfera. Tačiau galima atskirai užpildyti kiekvieną įrangos dalį ir surinkti rinkinį taip, kad iš kiekvienos stiklinės dalies tekėtų teigiamas inertinių dujų srautas, t. y. į aparatą patektų pakankamas dujų srautas, kad, pavyzdžiui, nuėmus kamštį, išsiskirtų pastovi srovė. Tai užima daugiau laiko, bet gali būti naudingas metodas, jei reikia pridėti ar pašalinti stiklinę įpusėjus eksperimentui (žr. toliau). Tipinės reakcijų sąrankos parodytos 2 pav.
.
Dar vienas skirtumas, palyginti su ore stabilia chemija, yra tas, kad visos šlifuotų stiklų jungtys turi būti suteptos riebalais, kad būtų užtikrintas hermetiškas sandarumas ir išvengta užteršimo, pavyzdžiui, O2. Organinės chemijos laboratorijose dažnai rekomenduojama jungčių neriebaluoti, nes riebalai gali patekti į reakcijos mišinį ir užteršti reakciją bei spektrus. Dėl panašių priežasčių jungčių nereikėtų per daug sutepti, kai atliekama orui jautri chemija. Geriau tolygiai užteptas plonas tepalo sluoksnis nei storas sluoksnis, kuris prasiskverbia pro jungties viršų ir apačią. Norėdami gauti ploną sluoksnį, užtepkite dvi juosteles tepalo, esančias priešingose bet kokio stiklinio indo išorinės jungties pusėse, įdėkite į kaklelį arba vidinę jungtį ir švelniai pasukite abi dalis, kad tepalas tolygiai pasiskirstytų (3 pav.). Tarp jungties paviršių turi būti aiški, ištisinė plėvelė.
Kartais reakcijos eigoje reikės pridėti arba išimti stiklinį indą, pavyzdžiui, papildymo piltuvėlį. Norėdami pridėti stiklinį indą, įsitikinkite, kad jis yra švarus ir sausas nuo bet kokio valymo tirpiklio ar vandens, o visos jungtys suteptos riebalais. Prijunkite jį prie inertinių dujų linijos ir pripildykite. Užtikrinkite, kad būtų du teigiami inertinių dujų srautai, t. y. kad dujos ištekėtų iš indo: vienas srautas eina iš reakcijos indo, kitas - iš pridedamo stiklo dirbinio. Kai inertinės dujos iš kiekvienos aparato dalies teka pastoviu srautu, galima nuimti reakcijos indo kamštį ir į jo vietą įdėti stiklinius indus. Norėdami nuimti stiklinius indus reakcijos metu, tiesiog įsitikinkite, kad iš reakcijos indo teka teigiamas inertinių dujų srautas, ir tik tada nuimkite stiklinius indus ir pakeiskite juos kamščiu arba dangteliu.
Jungčių sutepimas .
Šlifuotos stiklo jungtys gaminamos taip, kad gana gerai priglustų viena prie kitos, tačiau jos nėra visiškai sandarios. Kai kuriais atvejais (pvz., kai naudojamas sumažintas slėgis aparato viduje arba inertinėje aplinkoje), norint užtikrinti gerą sandarumą, kiekvieną jungtį reikia sutepti tepalu. Tepalas taip pat naudojamas visada, kai jungtis gali liestis su labai šarminiu tirpalu, nes šarminiai tirpalai gali sudaryti natrio silikatus ir ėsdinti stiklą.
Tepalą galima tepti švirkštu su tepalu (4 pav., a), mediniu pagaliuku arba dantų krapštuku. Tepalas turėtų būti lengvai tepamas dalimis aplink išorinę jungtį, arčiau stiklo galo, o ne galo, kuris liečiasi su reagentais (4 pav., a). Jei tepalo bus arti galo, kuris liečiasi su reagentais, yra tikimybė, kad reagentas ištirpins tepalą ir bus užterštas. Tuomet reikia sujungti vidinę jungtį, o jungtis susukti, kad tepalas pasiskirstytų plonu sluoksniu. Sujungimas turėtų tapti skaidrus visame sujungimo plote, tačiau tik trečdalio ar pusės sujungimo gylyje (4 b pav.). Jei visa jungtis tampa skaidri arba iš jos išsilieja tepalas, vadinasi, tepalo panaudota per daug (4 pav., c). Tepalo perteklių reikia nuvalyti "KimWipe" servetėle (tokia naudojama 5 pav.).
Tepalą galima tepti švirkštu su tepalu (4 pav., a), mediniu pagaliuku arba dantų krapštuku. Tepalas turėtų būti lengvai tepamas dalimis aplink išorinę jungtį, arčiau stiklo galo, o ne galo, kuris liečiasi su reagentais (4 pav., a). Jei tepalo bus arti galo, kuris liečiasi su reagentais, yra tikimybė, kad reagentas ištirpins tepalą ir bus užterštas. Tuomet reikia sujungti vidinę jungtį, o jungtis susukti, kad tepalas pasiskirstytų plonu sluoksniu. Sujungimas turėtų tapti skaidrus visame sujungimo plote, tačiau tik trečdalio ar pusės sujungimo gylyje (4 b pav.). Jei visa jungtis tampa skaidri arba iš jos išsilieja tepalas, vadinasi, tepalo panaudota per daug (4 pav., c). Tepalo perteklių reikia nuvalyti "KimWipe" servetėle (tokia naudojama 5 pav.).
Norėdami išvalyti tepalą iš sąnario po proceso pabaigos, nuvalykite didžiąją dalį tepalo popieriniu rankšluosčiu arba "KimWipe" servetėle. Tada sudrėkinkite "KimWipe" servetėlę šiek tiek angliavandenilių tirpiklio ir sudrėkintą "KimWipe" servetėlę patrinkite į jungtį, kad ištirptų tepalas (5 pav.). Angliavandenilių tirpikliai (pvz., heksanai) ištirpina tepalo likučius daug geriau nei acetonas.
.
Kietųjų medžiagų, stabilių orui, pridėjimas reakcijos pradžioje.
Kietąją medžiagą galima pridėti bet kuriame reakcijos etape, tačiau, jei galite, pirmiausia į reakcijos kolbą įpilkite visas kietąsias medžiagas, nes, įpylus skysčio, manipuliuoti tampa sunkiau. Jei kietoji medžiaga yra stabili ore, ją galima įpilti tiesiai į kolbą reakcijos pradžioje, kaip aprašyta toliau.
Norėdami reakcijos pradžioje į kolbą įpilti orui atsparių kietųjų medžiagų.
Norėdami reakcijos pradžioje į kolbą įpilti orui atsparių kietųjų medžiagų.
- Kietąją medžiagą pasverkite ir įpilkite į švarią ir sausą Šlenko kolbą arba trijų kaklelių kolbą su apvaliu dugnu, kaip tinka atliekamai reakcijai.
- Užkimškite kolbą riebalais suteptu šlifuoto stiklo kamščiu.
- Kolbą prijunkite prie inertinių dujų linijos.
- Atsargiai atidarykite kolbą prie linijos, žiūrėdami, kad kietoji medžiaga ir (arba) milteliai nebūtų išpūsti. Dėl to reakcijoje būtų mažiau reagento, nei apskaičiuota iš pradžių.
- Prieš pridėdami ką nors kito, įsitikinkite, kad kolba pripildyta inertinių dujų ir prijungta prie linijos taip, kad dujų srautas būtų teigiamas.
Kietosios medžiagos, jautrios orui, pridėjimas reakcijos pradžioje.
Geriausias būdas pridėti orui jautrią kietąją medžiagą kaip pirmąjį reagentą - pasverti kietąją medžiagą pirštinių dėžėje esančiomis svarstyklėmis ir įdėti ją į kolbą inertinėje aplinkoje. Daugelis orui jautrių kietųjų medžiagų nuolat laikomos pirštinių dėžėje.
Kietųjų medžiagų pridėjimas reakcijos viduryje.
Norint pridėti orui jautrios kietosios medžiagos.
- Į buteliuką arba svėrimo indelį pasverkite reikiamą kietosios medžiagos kiekį.
- Užtikrinkite, kad į reakcijos indą tekėtų teigiamas inertinių dujų srautas. Įsitikinkite, kad indas yra atviras inertinių dujų linijai ir kad per burbuliatorių teka 2-3 burbuliukai per sekundę.
- Nuimkite reakcijos indo kamštį.
- Į atvirą kaklelį įdėkite miltelių piltuvėlį. Tai padės išvengti kietosios medžiagos prilipimo prie sutepto kaklelio, kai ji bus pridedama. Jei neturite miltelių piltuvėlio, lygiai taip pat tiks ir į kūgio formą sulenktas popieriaus lapas - tik įsitikinkite, kad jo galas yra žemiau nei kaklelio pagrindas.
- Atsargiai pilkite kietąją medžiagą į reakciją per piltuvėlį. Dėl teigiamo inertinių dujų srauto iš kolbos, jei skylutė yra užkimšta, dalis kietosios medžiagos, ypač jei tai milteliai, gali būti prarasta, todėl, jei dedate daug miltelių, kietąją medžiagą pilkite lėtai ir nedidelėmis porcijomis. Saugokitės, kad neįkvėptumėte ore esančių miltelių. Arba laikykite piltuvėlį taip, kad jungtis būtų kolbos kaklelio viduje, bet tarp jungties ir kaklelio būtų tarpas. Taip inertinės dujos galės išeiti pro piltuvėlį, o milteliai nebus išpurkšti visur. Šio metodo problema yra ta, kad yra didesnė tikimybė, jog milteliai prilips prie sutepto kolbos kaklelio.
- Įpylus visą kietąją medžiagą, išimkite piltuvėlį ir pakeiskite kamštį.
Norint įpilti orui jautrios kietosios medžiagos
Orui jautrias kietąsias medžiagas reikia pilti pirštinių dėžutėje, kaip aprašyta pirmiau. Tačiau kai kurioms reakcijoms, pavyzdžiui, kintamos temperatūros pridėjimams, negalima perkelti viso aparato ar reakcijos indo į pirštinių dėžę. Tokiu atveju galimi du būdai: A) naudojant kietosios medžiagos pridėjimo mėgintuvėlį ir B) ištirpinant kietąją medžiagą, kad ji būtų pridėta kaip tirpalas.
A ) Kietosios medžiagos pridėjimo mėgintuvėlis
Kietosios medžiagos pridėjimo mėgintuvėlis yra paprastas stiklinis indas, panašus į mėgintuvėlį, tačiau su išlenkimu ir šlifuoto stiklo jungtimi, tinkama įdėti į reakcijos indo kaklelį (13 pav.). Kai kurie turi Šlenko arba Joungo čiaupą, kad būtų galima kontroliuoti vidinę atmosferą ir dujų srautą. Orui jautrus junginys dedamas į vamzdelį pirštinių dėžėje (žr. pirmiau), o vamzdelis uždaromas dangteliu arba kamščiu, priklausomai nuo jungties tipo (6 pav., A). Išėjus iš pirštinių dėžės, vamzdelis prijungiamas prie inertinių dujų linijos pagal standartinę procedūrą. Dangtelis nuimamas esant teigiamam inertinių dujų srautui ir vamzdelis įkišamas į kolbos kaklelį taip pat esant teigiamam inertinių dujų srautui (6 pav., B). Tada vamzdelį galima pasukti arba švelniai stuktelėti, kad kietoji medžiaga nukristų į reakcijos indą. Jei naudojate kietosios medžiagos pridėjimo vamzdelį be čiaupo, galima įleisti antrinį inertinių dujų srautą, naudojant 6 pav. C pav. parodytą konfigūraciją. Šis metodas taip pat naudingas, jei reikia atidaryti orui jautrios kietosios medžiagos ampulę.
A ) Kietosios medžiagos pridėjimo mėgintuvėlis
Kietosios medžiagos pridėjimo mėgintuvėlis yra paprastas stiklinis indas, panašus į mėgintuvėlį, tačiau su išlenkimu ir šlifuoto stiklo jungtimi, tinkama įdėti į reakcijos indo kaklelį (13 pav.). Kai kurie turi Šlenko arba Joungo čiaupą, kad būtų galima kontroliuoti vidinę atmosferą ir dujų srautą. Orui jautrus junginys dedamas į vamzdelį pirštinių dėžėje (žr. pirmiau), o vamzdelis uždaromas dangteliu arba kamščiu, priklausomai nuo jungties tipo (6 pav., A). Išėjus iš pirštinių dėžės, vamzdelis prijungiamas prie inertinių dujų linijos pagal standartinę procedūrą. Dangtelis nuimamas esant teigiamam inertinių dujų srautui ir vamzdelis įkišamas į kolbos kaklelį taip pat esant teigiamam inertinių dujų srautui (6 pav., B). Tada vamzdelį galima pasukti arba švelniai stuktelėti, kad kietoji medžiaga nukristų į reakcijos indą. Jei naudojate kietosios medžiagos pridėjimo vamzdelį be čiaupo, galima įleisti antrinį inertinių dujų srautą, naudojant 6 pav. C pav. parodytą konfigūraciją. Šis metodas taip pat naudingas, jei reikia atidaryti orui jautrios kietosios medžiagos ampulę.
B ) Orui jautrios kietosios medžiagos pridėjimas kaip tirpalo.
Bene paprasčiausias ir veiksmingiausias būdas pridėti orui jautrią kietąją medžiagą yra pasverti ją į atskirą, švarią, sausą Šlenko kolbą inertinėje aplinkoje ir ištirpinti tinkamame tirpiklyje. Gautą tirpalą galima įpilti į reakcijos mišinį per kaniulę (žr. toliau).
Bene paprasčiausias ir veiksmingiausias būdas pridėti orui jautrią kietąją medžiagą yra pasverti ją į atskirą, švarią, sausą Šlenko kolbą inertinėje aplinkoje ir ištirpinti tinkamame tirpiklyje. Gautą tirpalą galima įpilti į reakcijos mišinį per kaniulę (žr. toliau).
Tirpiklių ir skysčių pridėjimas.
Skysčius į indus arba iš indų, prijungtų prie inertinių dujų linijos ir esančių inertinėje atmosferoje, galima lengvai perpilti švirkštu arba dviguba nerūdijančio plieno adata, vadinama kaniule. Tai, ką naudosite, priklausys nuo perpilamo skysčio kiekio ir reaktyvumo, taip pat tam tikru mastu nuo indo, iš kurio perpilamas skystis, konstrukcijos. Paprastai švirkštu galima perpilti iki 50 ml, o didesni kiekiai paprastai perpilami kaniule.
Švirkšto technika.Daugelis orui jautrių cheminių medžiagų tiekiamos kaip tirpalai azotu pripildytuose buteliukuose, kurie yra užsandarinti pertvara, ir nedidelius šių tirpalų kiekius (iki 25 ml) geriausia į aparatą perkelti stikliniais švirkštais. Panašiai ir orui jautrius skysčius į reakciją galima įpilti naudojant švirkštą.
*Pastaba: kai iš azotu pripildytų butelių išimami orui jautrūs reagentai, pašalinto skysčio tūrį turite pakeisti inertinėmis dujomis (azotu) iš dujų baliono arba baliono per adatą, nes priešingu atveju dėl sukurto vakuumo į butelį bus įsiurbtas oras (vanduo, deguonis ir anglies dioksidas).
Švirkštai.
Stikliniai, dujoms nepralaidūs švirkštai su Luer Lock jungtimi yra universaliausias švirkštų tipas, jų būna įvairių dydžių. Luerio užraktas leidžia užfiksuoti nerūdijančio plieno adatą švirkšto gale, todėl nėra pavojaus, kad pernešimo metu adata nukris nuo švirkšto (13 pav.). Švirkštų tipai gali būti įvairūs, pavyzdžiui, su stūmokliais (plunžeriais) su teflono® antgaliais, kurie yra šiek tiek brangesni. Prieš naudodami švirkštą visada patikrinkite, ar jis veikia, įsiurbdami šiek tiek naudojamo tirpiklio ir įsitikinkite, kad į švirkštą per Luerio užraktą arba per tarpą tarp švirkšto ir stūmoklio neįsiskverbia oro. Jei viskas gerai, išardykite švirkštą ir adatą, išdžiovinkite 120 °C temperatūros orkaitėje (ne, jei švirkštas su teflono® antgaliais) ir leiskite atvėsti eksikatoriuje. Perdavę orui jautrų reagentą, turite nedelsiant išvalyti švirkštą ir adatą tinkamu būdu, nes į adatą ir švirkštą pateks oro, kuris suskaidys reagentą ir sukels švirkšto užstrigimą arba adatos užsikišimą.
*Pastaba: kai iš azotu pripildytų butelių išimami orui jautrūs reagentai, pašalinto skysčio tūrį turite pakeisti inertinėmis dujomis (azotu) iš dujų baliono arba baliono per adatą, nes priešingu atveju dėl sukurto vakuumo į butelį bus įsiurbtas oras (vanduo, deguonis ir anglies dioksidas).
Švirkštai.
Stikliniai, dujoms nepralaidūs švirkštai su Luer Lock jungtimi yra universaliausias švirkštų tipas, jų būna įvairių dydžių. Luerio užraktas leidžia užfiksuoti nerūdijančio plieno adatą švirkšto gale, todėl nėra pavojaus, kad pernešimo metu adata nukris nuo švirkšto (13 pav.). Švirkštų tipai gali būti įvairūs, pavyzdžiui, su stūmokliais (plunžeriais) su teflono® antgaliais, kurie yra šiek tiek brangesni. Prieš naudodami švirkštą visada patikrinkite, ar jis veikia, įsiurbdami šiek tiek naudojamo tirpiklio ir įsitikinkite, kad į švirkštą per Luerio užraktą arba per tarpą tarp švirkšto ir stūmoklio neįsiskverbia oro. Jei viskas gerai, išardykite švirkštą ir adatą, išdžiovinkite 120 °C temperatūros orkaitėje (ne, jei švirkštas su teflono® antgaliais) ir leiskite atvėsti eksikatoriuje. Perdavę orui jautrų reagentą, turite nedelsiant išvalyti švirkštą ir adatą tinkamu būdu, nes į adatą ir švirkštą pateks oro, kuris suskaidys reagentą ir sukels švirkšto užstrigimą arba adatos užsikišimą.
Žingsnis po žingsnio.
Šiame skirsnyje parodytuose metoduose naudojami balionai su azoto dujomis, kad apvalioje kolboje būtų sukurtos inertinės atmosferos sąlygos, ir švirkštai skysčiams iš sausų reagentų buteliukų perpilti. Šiuos metodus galima lengvai pritaikyti naudoti su dujų kolektoriumi, jei toks yra.
Paruoškite inertinių dujų balioną
1. Paruoškite balionėlio adatos priedą: Nupjaukite plastikinio 1 ml talpos švirkšto galą ir įstatykite cilindrą į storo guminio vamzdelio gabalą. Prie guminio vamzdelio pritvirtinkite helio kokybės balioną ir visas jungtis užklijuokite "Parafilm" plėvele. Arba pritvirtinkite balioną tiesiai prie 2-3 ml plastikinio švirkšto.
2. Balionėlį pripildykite prijungdami prie inertinių dujų (azoto arba argono, 7 pav., a) bako reguliatoriaus žarnelės. Atidarykite dujų reguliatorių, kad balionas būtų pripildytas iki 7-8 colių skersmens (7 pav., b). [Naudojant su labai jautriais reagentais, dujas pirmiausia reikia praleisti per džioviklio stulpelį].
3. Laikydami balioną prie kūno, pasukite balioną, kad neišeitų dujos. Tada prie švirkšto galo tvirtai pritvirtinkite žalią adatą (Nr. 21, 0,8 mm × 25 mm ,saugos pastaba: labai aštri!) (7 pav., c).
4. Kad balionėliui atsipalaidavus neišbėgtų dujos, adatą įkiškite į guminį kamštį (7 pav., d). Dabar balionėlį galima atidėti į šalį, kol bus paruoštos kitos sąrankos dalys.
1. Paruoškite balionėlio adatos priedą: Nupjaukite plastikinio 1 ml talpos švirkšto galą ir įstatykite cilindrą į storo guminio vamzdelio gabalą. Prie guminio vamzdelio pritvirtinkite helio kokybės balioną ir visas jungtis užklijuokite "Parafilm" plėvele. Arba pritvirtinkite balioną tiesiai prie 2-3 ml plastikinio švirkšto.
2. Balionėlį pripildykite prijungdami prie inertinių dujų (azoto arba argono, 7 pav., a) bako reguliatoriaus žarnelės. Atidarykite dujų reguliatorių, kad balionas būtų pripildytas iki 7-8 colių skersmens (7 pav., b). [Naudojant su labai jautriais reagentais, dujas pirmiausia reikia praleisti per džioviklio stulpelį].
3. Laikydami balioną prie kūno, pasukite balioną, kad neišeitų dujos. Tada prie švirkšto galo tvirtai pritvirtinkite žalią adatą (Nr. 21, 0,8 mm × 25 mm ,saugos pastaba: labai aštri!) (7 pav., c).
4. Kad balionėliui atsipalaidavus neišbėgtų dujos, adatą įkiškite į guminį kamštį (7 pav., d). Dabar balionėlį galima atidėti į šalį, kol bus paruoštos kitos sąrankos dalys.
Reagento kolbos paruošimas
5. Pašalinkite vandenį iš reagentinės kolbos (jei taikoma, su maišymo strypu), išdžiovindami kolbą liepsna arba kelioms valandoms įdėdami ją į karštą orkaitę. Saugos pastaba: kolba bus labai karšta! Dirbdami su karšta kolba mūvėkite storas pirštines.
6. Nedelsdami į šlifuoto stiklo jungtį įdėkite guminę pertvarą (8 pav., a). Vieną pertvaros pusę užlenkite ant kolbos briaunos ir laikykite ją vietoje, o priešingas puses taip pat užlenkite (8 pav., b-d). Tai gali būti sunku padaryti mūvint storas pirštines. Alternatyva yra laikyti kolbą prie kūno su storomis pirštinėmis ir užlenkti pertvaros kraštus plikomis rankomis (arba plonesnėmis pirštinėmis, 9 pav., a+b).
7. Nedelsdami pritvirtinkite reakcijos kolbą prie žiedinio stovo arba grotelių naudodami prailginamąjį spaustuką ir įkiškite inertinių dujų balionėlio adatą į vidinį pertvaros apskritimą (9 pav., c, žr. 8 pav., d ).
8. Į pertvaros apskritimą įkiškite vieną adatą (vadinamąją "išėjimo adatą"), kad iš reakcijos kolbos "išplautumėte" orą (9 d pav.). Tikslas - baliono slėgiu į reakcijos kolbą įstumti inertines dujas ir išstumti kolboje esantį orą pro išėjimo adatą.
9. Leiskite sistemai išsiplauti bent 5 minutes, jei naudojamos azoto dujos, ir galbūt 1-2 minutes, jei naudojamos argono dujos (argonas yra tankesnis už orą, todėl lengviau išstums orą nei azotas). Tada išimkite išėjimo adatą ir leiskite kolbai visiškai atvėsti po inertinių dujų balionu.
5. Pašalinkite vandenį iš reagentinės kolbos (jei taikoma, su maišymo strypu), išdžiovindami kolbą liepsna arba kelioms valandoms įdėdami ją į karštą orkaitę. Saugos pastaba: kolba bus labai karšta! Dirbdami su karšta kolba mūvėkite storas pirštines.
6. Nedelsdami į šlifuoto stiklo jungtį įdėkite guminę pertvarą (8 pav., a). Vieną pertvaros pusę užlenkite ant kolbos briaunos ir laikykite ją vietoje, o priešingas puses taip pat užlenkite (8 pav., b-d). Tai gali būti sunku padaryti mūvint storas pirštines. Alternatyva yra laikyti kolbą prie kūno su storomis pirštinėmis ir užlenkti pertvaros kraštus plikomis rankomis (arba plonesnėmis pirštinėmis, 9 pav., a+b).
7. Nedelsdami pritvirtinkite reakcijos kolbą prie žiedinio stovo arba grotelių naudodami prailginamąjį spaustuką ir įkiškite inertinių dujų balionėlio adatą į vidinį pertvaros apskritimą (9 pav., c, žr. 8 pav., d ).
8. Į pertvaros apskritimą įkiškite vieną adatą (vadinamąją "išėjimo adatą"), kad iš reakcijos kolbos "išplautumėte" orą (9 d pav.). Tikslas - baliono slėgiu į reakcijos kolbą įstumti inertines dujas ir išstumti kolboje esantį orą pro išėjimo adatą.
9. Leiskite sistemai išsiplauti bent 5 minutes, jei naudojamos azoto dujos, ir galbūt 1-2 minutes, jei naudojamos argono dujos (argonas yra tankesnis už orą, todėl lengviau išstums orą nei azotas). Tada išimkite išėjimo adatą ir leiskite kolbai visiškai atvėsti po inertinių dujų balionu.
10. Jei reikia nustatyti tuščios kolbos masę, nuimkite inertinių dujų balionėlį (adatą įkiškite į guminį kamštį) ir gaukite atvėsusios tuščios kolbos su pertvara masę.
Paruoškite švirkštą reagentui perkelti
11. Iš karštos krosnelės išimkite ilgą lanksčią adatą ir nedelsdami įsukite ją į ką tik iš pakuotės atidaryto plastikinio švirkšto cilindrą (10 pav., a). Švirkštas turi talpinti didesnį tūrį, nei numatomas perduoti reagento tūris, kad būtų pakankamai lankstus tinkamai manipuliuoti reagentu. Pavyzdžiui, 10 ml talpos švirkštas yra per mažas 10 ml reagento, bet gali būti naudojamas 7 ml reagento. Švirkštą laikykite taip, kad matytųsi tūrio žymės, ir sulenktą adatą prijunkite nukreiptą į viršų, kad užsukus (tam paprastai reikia maždaug pusės apsisukimo) sulenkta adata būtų nukreipta žemyn ir matytųsi skaičiai. Taikant šį metodą, tūrio žymės matomos ištraukiant skystį, o ne nepatogiai išdėstytos ant galinės švirkšto pusės (kaip 10 d pav.). Stikliniai švirkštai dažnai naudojami su orui jautriais reagentais, ištirpintais nepoliniuose tirpikliuose (pvz., heksanuose), todėl jiems reikalingi tam tikri papildomi aspektai, kurie šiame skyriuje neaprašomi. Jei naudosite stiklinį švirkštą, dėl tolesnių nurodymų pasitarkite su instruktoriumi.
12. Adatos ir švirkšto jungtį apvyniokite teflono juosta arba Parafilmu (10 b pav.).
13. Adatą praplaukite inertinėmis dujomis: Adatą įkiškite į tuščios sausos kolbos pertvarą, pritvirtintą prie balionėlio su inertinėmis dujomis (10 c pav.), ištraukite visą inertinių dujų tūrį (10 d pav.) ir išstumkite į orą.
14. Išplautą švirkštą nedelsdami įkiškite į reagentų kolbos pertvarą, jei ji yra netoliese, arba į guminį kamštį, kol švirkštas bus naudojamas.
11. Iš karštos krosnelės išimkite ilgą lanksčią adatą ir nedelsdami įsukite ją į ką tik iš pakuotės atidaryto plastikinio švirkšto cilindrą (10 pav., a). Švirkštas turi talpinti didesnį tūrį, nei numatomas perduoti reagento tūris, kad būtų pakankamai lankstus tinkamai manipuliuoti reagentu. Pavyzdžiui, 10 ml talpos švirkštas yra per mažas 10 ml reagento, bet gali būti naudojamas 7 ml reagento. Švirkštą laikykite taip, kad matytųsi tūrio žymės, ir sulenktą adatą prijunkite nukreiptą į viršų, kad užsukus (tam paprastai reikia maždaug pusės apsisukimo) sulenkta adata būtų nukreipta žemyn ir matytųsi skaičiai. Taikant šį metodą, tūrio žymės matomos ištraukiant skystį, o ne nepatogiai išdėstytos ant galinės švirkšto pusės (kaip 10 d pav.). Stikliniai švirkštai dažnai naudojami su orui jautriais reagentais, ištirpintais nepoliniuose tirpikliuose (pvz., heksanuose), todėl jiems reikalingi tam tikri papildomi aspektai, kurie šiame skyriuje neaprašomi. Jei naudosite stiklinį švirkštą, dėl tolesnių nurodymų pasitarkite su instruktoriumi.
12. Adatos ir švirkšto jungtį apvyniokite teflono juosta arba Parafilmu (10 b pav.).
13. Adatą praplaukite inertinėmis dujomis: Adatą įkiškite į tuščios sausos kolbos pertvarą, pritvirtintą prie balionėlio su inertinėmis dujomis (10 c pav.), ištraukite visą inertinių dujų tūrį (10 d pav.) ir išstumkite į orą.
14. Išplautą švirkštą nedelsdami įkiškite į reagentų kolbos pertvarą, jei ji yra netoliese, arba į guminį kamštį, kol švirkštas bus naudojamas.
Reagento ištraukimas.
15. Į reagento buteliuką turi būti įdėtas inertinių dujų balionėlis, kad būtų išlygintas slėgis ištraukiant skystį. Po reagento buteliuku, jei jis pastatytas virš stendo, taip pat reikėtų naudoti platformą (pvz., žiedinį spaustuką / vielos tinklelį), kad būtų galima jį paremti, jei buteliukas išslystų iš spaustuko gniaužtų.16. Išplauto švirkšto adatą įkiškite į orui jautraus reagento pertvarą ir į skystį (11 pav., a).
17. Lėtai ištraukite šiek tiek skysčio į švirkštą. Jei stūmoklis bus per greitai atitrauktas atgal, dėl mažo slėgio švirkšto viduje per adatos ir švirkšto jungtį (per teflono juostą ar Parafilmą arba aplink juos) gali prasiskverbti oras.
18. Švirkšte neišvengiamai susidarys burbuliukas. Laikydami švirkštą aukštyn kojomis ir vertikaliai (11 b pav.), paspauskite stūmoklį, kad dujų kišenė grįžtų atgal į buteliuką.
19. Lėtai ištraukite skystį iki 1-2 ml didesnio nei norimas tūris (11 c pav.), tada, laikydami švirkštą vertikaliai, išstumkite skystį atgal iki norimo tūrio (11 d pav. parodyta 2,0 ml skysčio). Iš pradžių ištraukdami didesnį nei pageidaujamas tūrį galite būti tikri, kad adatoje nėra dujų burbuliukų ir kad išmatavote tikslų tūrį.
20. Šiuo metu adata turėtų būti pilna orui jautraus reagento, ir jei ji būtų išimta iš buteliuko, reagentas adatos galiuke susiliestų su atmosfera. Tai gali turėti pražūtingų pasekmių, jei reagentas yra gana reaktyvus (dūmai arba galimas gaisras). Todėl prieš išimantadatą būtina tarp orui jautraus reagento ir atmosferos įrengti inertinių dujų "buferį" (13 pav.).
17. Lėtai ištraukite šiek tiek skysčio į švirkštą. Jei stūmoklis bus per greitai atitrauktas atgal, dėl mažo slėgio švirkšto viduje per adatos ir švirkšto jungtį (per teflono juostą ar Parafilmą arba aplink juos) gali prasiskverbti oras.
18. Švirkšte neišvengiamai susidarys burbuliukas. Laikydami švirkštą aukštyn kojomis ir vertikaliai (11 b pav.), paspauskite stūmoklį, kad dujų kišenė grįžtų atgal į buteliuką.
19. Lėtai ištraukite skystį iki 1-2 ml didesnio nei norimas tūris (11 c pav.), tada, laikydami švirkštą vertikaliai, išstumkite skystį atgal iki norimo tūrio (11 d pav. parodyta 2,0 ml skysčio). Iš pradžių ištraukdami didesnį nei pageidaujamas tūrį galite būti tikri, kad adatoje nėra dujų burbuliukų ir kad išmatavote tikslų tūrį.
20. Šiuo metu adata turėtų būti pilna orui jautraus reagento, ir jei ji būtų išimta iš buteliuko, reagentas adatos galiuke susiliestų su atmosfera. Tai gali turėti pražūtingų pasekmių, jei reagentas yra gana reaktyvus (dūmai arba galimas gaisras). Todėl prieš išimantadatą būtina tarp orui jautraus reagento ir atmosferos įrengti inertinių dujų "buferį" (13 pav.).
21. Norėdami sukurti "inertinių dujų buferį".
a. Įdėkite adatą į reagento buteliuko galvutę (12 pav., a+b).
b. Laikydami švirkštą apverstą aukštyn kojomis ir vertikaliai, švelniai traukite stūmoklį atgal, kol cilindre atsiras burbuliukas (maždaug 20 % švirkšto talpos, 12 c pav.). Nedelsdami įkiškite švirkštą į reakcinės kolbos pertvarą, jei ji yra netoliese, arba į guminį kamštį, jei kolba yra toliau (12 d pav.).
Paduokite reagentą.
22. Į reakcijos kolbą įkišę inertinių dujų balionėlį, į reakcijos kolbos pertvarą įkiškite švirkštą su reagentu. Laikydami švirkštą vertikaliai, paspauskite stūmoklį, kad iš pradžių būtų tiekiamas inertinių dujų buferis (14 pav., a), tada lėtai tiekiamas reagentas į kolbą.
23. Nustokite tiekti reagentą, kai guminis švirkšto stūmoklis pasieks cilindro galą (14 b pav.). Neapverskite švirkšto ir neišstumkite likusio skysčio: taip būtų tiekiamas didesnis reagento tūris, nei išmatuotas švirkštu.
24. Adata vis dar bus pilna orui jautraus reagento, todėl, adatos antgaliui tebesant reakcijos kolbos galvutėje, ištraukite į švirkštą inertinių dujų buferį. Jei valymo stotelė nėra netoliese, adatos antgalį įkiškite į guminį kamštį.
22. Į reakcijos kolbą įkišę inertinių dujų balionėlį, į reakcijos kolbos pertvarą įkiškite švirkštą su reagentu. Laikydami švirkštą vertikaliai, paspauskite stūmoklį, kad iš pradžių būtų tiekiamas inertinių dujų buferis (14 pav., a), tada lėtai tiekiamas reagentas į kolbą.
23. Nustokite tiekti reagentą, kai guminis švirkšto stūmoklis pasieks cilindro galą (14 b pav.). Neapverskite švirkšto ir neišstumkite likusio skysčio: taip būtų tiekiamas didesnis reagento tūris, nei išmatuotas švirkštu.
24. Adata vis dar bus pilna orui jautraus reagento, todėl, adatos antgaliui tebesant reakcijos kolbos galvutėje, ištraukite į švirkštą inertinių dujų buferį. Jei valymo stotelė nėra netoliese, adatos antgalį įkiškite į guminį kamštį.
Išvalykite adatą ir švirkštą.
25. Švirkštą ir adatą reikia išvalyti kuo greičiau, nes laikui bėgant adatoje gali susidaryti nuosėdų, dėl kurių susidaro kamštis. Norėdami išvalyti švirkštą ir adatą.
25. Švirkštą ir adatą reikia išvalyti kuo greičiau, nes laikui bėgant adatoje gali susidaryti nuosėdų, dėl kurių susidaro kamštis. Norėdami išvalyti švirkštą ir adatą.
a. Į švirkštą įpilkite keletą ml švaraus tirpiklio, panašaus į tirpiklį, naudojamą orui jautriam tirpalui (14 pav., c). Pavyzdžiui, šio skyriaus paveikslėliuose pavaizduotas THF ištirpinto BH3 reagento perkėlimas. Tuomet idealus skalavimo tirpiklis būtų THF. Kadangi THF nebuvo, dietileteris buvo geras pakaitalas, nes šie du tirpikliai yra struktūriškai panašūs (abu yra eteriai).
b. Išspauskite tirpiklį į atliekų ąsotį. Pakartokite dar vieną tirpiklio plovimą, įsitikinkite, kad išplauta visa švirkšto vieta, kurioje buvo reagentas.
c. Švirkštą vieną kartą praskalaukite vandeniu, kad ištirptų ir būtų pašalintos visos neorganinės druskos.
d. Toliau švirkštą ir adatą du kartus praskalaukite keliais ml acetono.
e. Išimkite adatą iš švirkšto ir išsaugokite ją tolesniam naudojimui. Plastikinio švirkšto nereikėtų naudoti pakartotinai, o išmesti: tirpiklis, esantis daugelyje orui jautrių tirpalų, ardo švirkšto guminį stūmoklį, todėl po vieno panaudojimo jis išbrinksta ir tampa neveiksmingas.
Švirkštų adatos ir kaniulės.
Nerūdijančio plieno "Luer Lock" švirkštų adatos būna įvairaus ilgio ir skersmens. Adatos ilgis priklauso nuo indo, iš kurio norite paimti skystį, dydžio; reikiamas skersmuo priklauso nuo švirkšto dydžio - nederėtų naudoti didelio skersmens adatos su mažo tūrio švirkštikliu - ir tirpalo ar skysčio klampumo. Adatos skersmuo išreiškiamas "gabaritu": kuo didesnis gabaritas, tuo siauresnis adatos skersmuo. Daugumai darbų inertinėje aplinkoje turėtumėte naudoti adatą su "nevirstančiu" arba "atsilenkiančiu" antgaliu (15 pav.), kuris užtikrina, kad stumdant adatą pertvaros gabalėlis neįstrigtų adatoje.
Nerūdijančio plieno "Luer Lock" švirkštų adatos būna įvairaus ilgio ir skersmens. Adatos ilgis priklauso nuo indo, iš kurio norite paimti skystį, dydžio; reikiamas skersmuo priklauso nuo švirkšto dydžio - nederėtų naudoti didelio skersmens adatos su mažo tūrio švirkštikliu - ir tirpalo ar skysčio klampumo. Adatos skersmuo išreiškiamas "gabaritu": kuo didesnis gabaritas, tuo siauresnis adatos skersmuo. Daugumai darbų inertinėje aplinkoje turėtumėte naudoti adatą su "nevirstančiu" arba "atsilenkiančiu" antgaliu (15 pav.), kuris užtikrina, kad stumdant adatą pertvaros gabalėlis neįstrigtų adatoje.
Kaniulės - tai ilgos, lanksčios, dvigubo galo adatos, pagamintos iš nerūdijančiojo plieno arba inertinių plastikų, kurios naudojamos dideliems reagentų ar tirpiklių kiekiams perkelti iš vieno indo į kitą veikiant inertinių dujų slėgiui (16 pav.).
Santrauka
Daugelį eksperimentinių sąrankų galima atlikti naudojant kolbas su trimis kakleliais ir stiklinius indus su papildomu čiaupu arba jungtimi, kad būtų galima įleisti inertines dujas ir pasiekti vakuumą evakuacijos ir pakartotinio pripildymo ciklui. Kietosios medžiagos, jautrios orui arba stabilios orui, jei įmanoma, turėtų būti dedamos reakcijos pradžioje. Kietąsias medžiagas pridėti reakcijos viduryje yra sudėtingiau, tačiau tai galima padaryti naudojant kietųjų medžiagų pridėjimo piltuvėlį arba vamzdelį. Skysčiai įpilami švirkštu, jei reikia mažiau nei 50 ml, arba kaniule, jei reikia daugiau nei 50 ml.
Dinaminis distiliavimas be oro
Dinaminė beorė vakuuminė distiliacija įprastai taikoma valant didelio virimo temperatūros skysčius (> 150 °C), orui jautrias medžiagas ir kai kurias mažai tirpstančias kietąsias medžiagas. Šis metodas gerai tinka komerciniams reagentams arba laboratorijoje dideliais kiekiais paruoštiems junginiams, kuriuose (dažnai žinomos) priemaišos yra nelakios, todėl lieka po distiliavimo.
18 pav.
Žingsnis po žingsnio procedūros
1 žingsnis: Gryna medžiaga perkeliama į tinkamą Šlenko kolbą su magnetine maišykle. Komerciškai parduodamus reagentus, kuriuos reikia gryninti nesupakuotus, galima įpilti į Šlenko kolbą (kuri jau buvo įjungta į inertinių dujų liniją), tekant inertinių dujų srautui. Jei junginiai ruošiami įmonėje, neapdorota medžiaga paprastai lieka Schlenko kolboje, pašalinus tirpiklį ir lakiąsias medžiagas vakuume.
2 žingsnis: Šlenko kolba, distiliavimo tiltelis ir Šlenko dangtelis sutepami, sumontuojami ir prijungiami prie inertinių dujų linijos. Pastaba: pavaizduotas distiliavimo tiltelis (vientisas) yra specialiai sukurtas didelio virimo skysčiams valyti esant dideliam vakuumui. Jis skiriasi nuo tipinės distiliavimo įrangos su distiliavimo galvute, termometro adapteriu ir vandeniu aušinamu kondensatoriumi.
3 etapas: kai priimančioji Šlenko kolba su distiliavimo tilteliu yra įjungiama į liniją ir vėl pripildoma inertinėmis dujomis, ji prijungiama prie Šlenko kolbos su žaliava. Gali prireikti trumpam padėti nuimti spaustukus ir kamščius. Užtikrinkite, kad šio proceso metu į abi kolbas tekėtų inertinės dujos, kad būtų sumažintas atmosferos oro ir drėgmės poveikis.
4 veiksmas: Uždaromi abiejų Šlenko kolbų uždaromieji čiaupai ir distiliavimo kolba nuleidžiama į tinkamą kaitinimo mantiją arba alyvos vonią. Maišant lėtai ir atsargiai atidaromas priėmimo Šlenko kolbos kamštis, kad atsirastų vakuumas. Taip žaliava degazuojama ir pašalinami tirpiklio likučiai ar lakios priemaišos. Pastaba: biri medžiaga turi būti pakankamai virimo temperatūros, kad ji neišgaruotų aplinkos temperatūroje, kai yra vakuume. Tarp priėmimo kolbos ir inertinių dujų linijos galima naudoti išorinę skysto azoto gaudyklę lakiųjų junginių kondensacijai.
5 veiksmas: Kai distiliavimo įrenginyje sukuriamas geras vakuumas (t. y. žemas slėgis) ir žaliava visiškai degazuojama, galima lėtai didinti kaitinimo mantijos temperatūrą. Kadangi neapdorota medžiaga aplinkos temperatūroje neišgaruoja, paprastai pakanka ledo vonelės, kad būtų atvėsinta priėmimo kolba ir kondensuotas distiliatas, tačiau galima naudoti ir skysto azoto talpyklą. Distiliavimo metu gali prireikti izoliuoti kolbą ir dalį tiltelio aliuminio folija arba trumpam pašildyti stiklinius indus šiluminiu pistoletu.
6 veiksmas: Baigus distiliavimą, uždaromas priėmimo kolbos kamštis. Šildymo mantija nuleidžiama, kad distiliavimo kolba atvėstų iki aplinkos temperatūros, o šaldymo vonia nuimama nuo priėmimo kolbos, kad ji atšiltų arba sušiltų iki aplinkos temperatūros.
7 veiksmas: Kai distiliavimo aparatas pasiekia kambario temperatūrą, sistema lėtai užpildoma inertinėmis dujomis. Jei buvo naudota išorinė gaudyklė, pirmiausia ją reikia atjungti ir priėmimo kolbą vėl prijungti prie inertinių dujų linijos.
8 veiksmas: Esant inertinių dujų srautui, distiliavimo tiltelį galima nuimti nuo priėmimo kolbos ir pakeisti jį švariu, suteptu šlifuoto stiklo kamščiu. Dabar išgrynintą medžiagą galima perkelti į tinkamą ampulę ir laikyti perkeliant kaniule arba tiesiogiai naudoti tolesnėms manipuliacijoms.
Patarimai ir patarimai.
- Apytikslę distiliavimo temperatūrą galima apskaičiuoti pagal žinomą junginio virimo temperatūrą (esant aplinkos slėgiui) ir slėgį inertinių dujų linijoje (jei naudojamas manometras).
- Sudėtingiems rūšių mišiniams, kuriuos reikia atskirti vakuuminės distiliacijos būdu, paprastai reikia sudėtingesnės įrangos, kurią sudaro Vigreux kolonėlė, termometro adapteris ir "kiaulės" imtuvas (voratinklinis arba karvės imtuvas), kad būtų galima surinkti kelias frakcijas.
Last edited by a moderator:
