Химические вещества, классификация, хранение
жүктеу/скачать 149,5 Kb.
|
неорг. синтез - лекции-ст (1)
| Перекристаллизация.
Очистка твердых хим. веществ перекристаллизацией основана на различной растворимости основного вещества и примесей в растворителе или смеси растворителей. Равновесный коэффициент распределения примесей можно определить из диаграммы состояния. Перекристаллизация состоит из нескольких стадий: приготовление раствора, фильтрации горячего раствора, охлаждения раствора, кристаллизации, отделения кристаллов от маточного раствора, удаления следов растворителя. Часто (при невысоких значениях К) необходимая очистка твердого вещества достигается лишь в результате многократной перекристаллизации. Возгонка, перегонка, ректификация. Возгонка или сублимация – это процесс испарения и конденсации твердого вещества без перехода в жидкое состояние. Процесс можно проводить под атмосферным давлением, в вакууме, в токе инертного газа. Преимущество очистки возгонкой по сравнению с кристаллизацией – больший выход чистого вещества, простота аппаратуры, выше степень чистоты. Возгонка используется для очистки твердых неорганических веществ, обладающих значительным давлением паров (As2O3, NH4Cl, S, I2). Для эффективной очистки необходимо, чтобы разница между давлением паров вещества и примесей была не менее 60-110 Па. Самое простое устройство для возгонки йода – тонкостенный стакан, погруженный в песчаную баню на 1-2 см и накрытый часовым стеклом выпуклой стороной вниз. Возгонку металлов можно вести в кварцевых или фарфоровых трубках, обогреваемых трубчатой печью. Для улучшения конденсации паров вещества применяют охлаждение. Возгонку в вакууме применяют в случае малолетучих веществ. Перегонка. Перегонка – разделение жидких смесей на компоненты последовательным испарением и конденсацией. Простая перегонка сводится к частичному испарению кипящей жидкой смеси и полной конденсации паров. Применяют для разделения термически устойчивых жидкостей, сильно отличающихся по температуре кипения, концентрирования растворов, очистки сжиженных газов. Простейший прибор состоит из колбы Вюрца, термометра, холодильника, алонжа и приемника. Для увеличения эффективности разделения используют дефлегматоры. При дробной перегонке процессы испарения и конденсации многократно повторяются для более полного разделения смеси. Ректификация – многократное испарение и конденсация в колонках при противотоке газа и жидкости с частичным возвратом (флегмой) дистиллята при установившихся тепло- и массообмене. За ходом процесса следят по температуре в верхней части колонки а регулируют степень разделения подачей флегмы. Для термически нестойких веществ применяют перегонку под вакуумом, соединяя приемник с водоструйным насосом. Взрывоопасно! Маска, очки! Перегонка с водяным паром. Зонная плавка. Метод зонной плавки состоит в том, что через образец твердого вещества в определенном направлении перемещается ряд расплавленных зон. [ключ-29] Метод основан на различной растворимости примесей в жидкой и твердой фазе очищаемого вещества. Различие в концентрациях отражает хим. природу разделяемых компонентов. Отношение концентрации примесей в твердой и жидкой фазе – коэффициент распределения. Если К<1, твердая фаза обедняется примесью. Расплавленные зоны, перемещаясь одна за другой, увлекают за собой примеси, которые концентрируются в конечной части образца. Для повышения степени очистки процесс повторяют. Метод удобен, технологичен, низкие потери веществ, позволяет получить вещества ос.ч., большие монокристаллы веществ. Эффективность очистки зависит от скорости движения зон. Оптимально – 0.1 – 2.0 мм/мин. Зонная плавка может применяться и для очистки солей, замороженных жидкостей, обессоливания морской воды. Химический транспорт веществ. Химическими транспортными реакциями называют гетерогенные обратимые реакции переноса вещества в виде летучих соединений из одной части системы в другую, если между частями имеется разность температур и давлений. Например, в ампулу помещают никель, подлежащий очистке, откачивают воздух, заполняют СО. Газ-переносчик реагирует с веществом с образованием летучего тетракарбонила никеля, который диффундирует в нагретую часть трубки, где разлагается до исходных веществ. Направление переноса веществ можно предсказать по знаку энтальпии реакции. Если реакция образования газообразного продукта – экзотермичная, то вещество переносится в горячую зону. Перенос вещества из одной зоны реакции в другую может быть осуществлен тремя путями: - потоком газа реагента с продуктами реакции, - молекулярной диффузией газа-реагента и продуктов реакции в замкнутом сосуде, - конвективной диффузией газа-реагента и продуктов реакции в наклонно расположенной ампуле, нагретой частью книзу. Недостаток процесса – одноступенчатость. Хроматография и ионный обмен Хроматографический метод очистки веществ основан на различной адсорбции веществ на слое адсорбента. При движении раствора или газа происходит многократная адсорбция и десорбция веществ в колонке, заполненной адсорбентом. В верхней части остается лучше адсорбируемое вещество, в нижней – то, которое удерживается хуже. Раствор на выходе из колонки обедняется хорошо адсорбируемым веществом. Можно повысить эффективность разделения смесей, обработав колонку селективным комплексообразователем. Бумажная, газовая, пленочная, колоночная хроматография… Для очистки и разделения солей методом ионного обмена удобна колоночная хроматография. При этом для заполнения колонок используются т.н. иониты, представляющие собой неорганические или органические адсорбенты (смолы, синт. полимеры). Группы: катиониты (обменивают катионы), аниониты и амфолиты (обменивают и катионы и анионы в зависимости от рН среды и свойств адсорбируемого вещества. R-СООН + Са2+ = (R-СОО)2Са + Н+ R-NH3OH + Cl- = (R-NH3)Cl + OH- Скорость процесса разделения зависит от концентрационных коэффициентов распределения компонентов (фактор емкости), равных отношению концентраций вещества в ионите и очищенном растворе. Для оценки эффективности ионита используют коэффициент разделения – отношение факторов емкости компонентов смеси. Отработанные катиониты регенерируются промыванием кислотами (катиониты) или щелочами. Экстракция. Экстракция – один из наиболее эффективных методов разделения и очистки веществ в лабораторной практике и промышленности. Экстракцией называют метод извлечения компонента из смеси веществ растворителями. В основе метода лежит закон распределения растворенного вещества между двумя несмешивающимися жидкостями либо различная растворимость отдельных веществ твердой смеси в растворителе. Вода, бензол, уксусная кислота. Распределение растворенного вещества между двумя жидкими фазами определяется законом распределения: отношение концентраций вещества, растворенного в двух несмешивающихся и находящихся в равновесии жидких фазах, при определенной температуре величина постоянная – концентрационный коэффициент распределения. Простая и дробная экстракция. При экстракции твердой смеси удобнее переводить в раствор очищаемое вещество, оставляя примеси в твердой фазе. Диффузия. Температура и перемешивание. Основная задача при экстракции твердых веществ – приближение системы к состоянию равновесия – увеличением поверхности массообмена, подачей свежего растворителя на границу раздела фаз, перемешиванием, противотоком. Экстракция твердых веществ: одно- и многократная. Экстракция из растворов. Непрерывная экстракция. жүктеу/скачать 149,5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|