ПЕРЕГОНКА ПОД ОБЫКНОВЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ
В тех случаях, когда нагревание не сопровождается распадом вещества или когда перегоняемая жидкость, имеет не слишком высокую температуру кипения, для очистки пользуются перегонкой под обыкновенным давлением. Для этой цели собирают прибор (рис. 415), состоящий, из колбы Вюрца, холодильника и приемника.
Колбу Вюрца выбирают таких размеров, чтобы подлежащая перегонке жидкость занимала не больше 2/з объема колбы. Колбу снабжают термометром, присоединяют к холодильнику и укрепляют лапкой на штативе. Под колбу подводят водяную или другую баню, или же кольцо с асбестированЦой сеткой, если жидкость можно нагревать на горелке.
Отводная трубка колбы должна чвходить в форштос холодильника не менее чем на 4—5 см (считая от пробки). Убедившись в надежном соединении колбы с холодильником и прочности крепления колбы, в горло ее
Рис. 415. Прибор для перегонки при обыкновенном давлении.
вставляют воронку таких размеров, чтобы нижний конец ее был на 2—3 см ниже отводной трубки, вливают жидкость, подлежащую перегонке, и закрывают горло пробкой с термометром.
Когда весь прибор собран, тщательно проверяют, хорошо ли подобраны пробки и правильно ли стоит термометр. Только тогда подставляют приемник для дистиллята и начинают нагревание. При перегонке нужно стремиться к тому, чтобы не было сильно бурлящего кипения, так как капли жидкости могут попасть в отводную трубку и загрязнить дистиллят. Для создания равномерного кипения в колбу бросают несколько стеклянных капилляров, запаянных с одного конца. Приемником могут служить химические стаканы, конические колбы и другие сосуды.
Фракционной, или дробной, перегонкой называют такой способ ведения ее, когда из смеси жидкостей с различными температурами кипения выделяются некоторые отдельные компоненты.
Дробную перегонку ведут обязательно с применением дефлегматора. К круглодонной колбе соответствующей емкости подбирают пробку, в которой высверливают отверстие для дефлегматора. Затем к дефлегматору подбирают пробку для термометра и к холодильнику— для отводной трубки дефлегматора. Тот или иной дефлегматор выбирают с учетом свойств жидкостей, образующих смесь. Дефлегматор вставляют в колбу, поставленную на баню или на асбестированную сетку и прикрепленную лапкой к штативу. При помощи другой лапки дефлегматор также прикрепляют к штативу, затем его соединяют с холодильником и уже после этого вставляют в дефлегматор пробку с термометром.
'Вместо дефлегматоров лучше пользоваться колонками полной конденсации, дающими возможность проводить более тонкое разделение жидкостей по температурам кипения.
Жидкость, подлежащую фракционированию (дробной перегонке), наливают в колбу или перед тем как вставят дефлегматор, или через дефлегматор после того, как последний соединен с холодильником, Прежде чем приступить к перегонке, необходимо подготовить нужное количество приемников, поставив на каждом из них восковым карандашом номер, затем подставляют приемники в порядке очередности. Одновременно следует вести запись тех температур, в пределах которых собиралась данная фракция
Если при перегонке замечаются какие-либо особенности, их также нужно отмечать в тетради против номера фракции.
В некоторых случаях вначале проводят грубое фракционирование, когда отдельные фракции собирают в пределах 5—1O 0C, а затем эти фракции разгоняют отдельно, но уже в более узких температурных пределах.
Метод фракционной перегонки является весьма кропотливым и его применяют главным образом при точных работах.
Нужно отметить, что не все смеси жидкостей с отличающимися друг от друга температурами кипения можно разделить дробной перегонкой. Если, например, имеется смесь, состоящая из 7 частей этилового спирта и 93 частей бензола, температура кипения смеси будет 60° С, несмотря на то, что спирт кипит при 78° С, а бензол при 80° С. Бывают смеси, которые имеют и более высокую температуру кипения, чем каждое из образующих их веществ. Например, вода кипит при 100 С и хлористый водород при —84° С. Смесь же их, образующая соляную кислоту и содержащая 20,2% хлористого водорода, кипит при HO0C (при давлении 760 мм рт. ст.). Эти смеси нельзя разделить перегонкой, и они получили название нераздельно кипящих смесей, или а з е о-тропных смесей.
Такие смеси в лабораторной практике встречаются довольно часто; в специальных справочниках имеются таблицы двойных и тройных азеотропных смесей с указанием температур кипения смесей и их процентного состава.
При работе с большими количествами диэтилового эфира нужно помнить, что эфир может содержать переписные соединения; последние при отгонке эфира остаются на дне колбы и при накоплении могут вызвать взрыв. Количество перекисных соединений, в эфире может быть различным. Присутствие их можно обнаружить по образованию коричневого окрашивания при смещении иодкалийкрахмального раствора с испытуемым эфиром.
Для отделения перекисных соединений в эфир добавляют подкисленный раствор FeSO4 и оставляют стоять в течение суток, затем эфир отделяют и перегоняют над смесью FeSO4 • 7H2O и NaOH1 взятой в эквимолекулярном соотношении компонентов.
Очищенный таким образом эфир будет свободен от перекисных соединений и безопасен в работе.
Накопление перекисных соединений идет очень заметно, если эфир стоит на свету. Поэтому эфир следует хранить в темном месте.
Иногда одна перегонка, даже фракционированная, не дает нужной очистки продукта. В таких случаях часто совмещают перегонку с какой-либо химической обработкой. Например, в эфире могут быть в качестве примесей органические кислоты (уксусная, муравьиная), альдегиды, перекиси и ненасыщенные соединения. Наиболее простым способом очистки эфира от всех этих загрязнений, даже если они присутствуют одновременно, является следующий. К 500 мл эфира, содержащего примеси, добавляют 30 мл водного 12,5%-ного раствора AgNO3. и затем 50 мл водного 4%-ного (1н.) раствора NaOH. Смесь энергично перемешивают встряхиванием в течение 5 — 7 мин. После этого дают эфиру отстояться и отделяют водный слой. Работу нужно проводить в делительной воронке. Очищенный таким образом эфир подвергают перегонке.
Точно таким же приемом можно очистить и многие другие органические жидкости, кроме тех, которые могут диссоциировать с образованием ионов хлора.
Одним из интересных и простых приемов очистки эфира от перекисных соединений является адсорбционное фильтрование его через колонку, заполненную AL2O3.
Разберем случай очистки технического ацетона, который содержит (кроме воды) много различных примесей. Предварительно ацетон высушивают прокаленным хлористым кальцием в течение 24 ч, после чего отфильтровывают и переливают в колбу Вюрца соответствующих размеров или в круглодонную колбу, снабженную дефлегматором. Затем добавляют кристаллический мар-ганцевокислый калий из расчета 8—10 г на 1 л и 1,5—2 г углекислого натрия, кладут в колбу капилляры и начинают перегонку на водяной бане, придерживаясь тех мер предосторожности, о которых говорилось выше.
Если нужно получить сухой ацетон, к приемнику подбирают резиновую пробку с двумя отверстиями: одно — для хлоркальциевой трубки, другое-—для суженного конца аллонжа, который в этом случае присоединяют на" резиновой пробке к холодильнику. В приемник кладут небольшое количество прокаленного CaCl2. Такое устройство достаточно предохраняет ацетон от поглощения воды из воздуха. Добавкой KMnO4 и Na2CO3 достигают (в результате окисления) разрушения всех примесей, имеющихся в ацетоне, а находящийся в приемнике CaCl2 поглощает образующуюся при окислении воду.
О перегонке Под обыкновенным давлением необходимо запомнить следующее:
1. Прибор для перегонки должен быть собран правильно, красиво и аккуратно. В местах соединений не должно быть неплотностей.
2. Нагревание огнеопасных жидкостей надо вести без огня, на предварительно нагретой водяной или иной бане.
3. Термометр должен быть помещен вдоль оси горла колбы Вюрца. и не касаться стенок ее; резервуар термометра должен находиться на одном уровне с отводной трубкой или немного ниже ее.
4-. В колбу надо бросить 2—3 капилляра или какие-нибудь другие «кипелки».
5. При обыкновенном давлении можно перегонять только те вещества, которые при нагревании не претерпевают каких-либо изменений и не разлагаются.
см. также