1

Materiały pomocniczez laboratorium chemii organicznej

dla studentów studiów zaocznych

SPIS TREŚCI:

SPOSÓB PROWADZENIA NOTATEK LABORATORYJNYCH ......................................... 2

REGULAMIN PRACOWNI PREPARATYKI ORGANICZNEJ............................................. 3

BHP W LABORATORIUM PREPARATYKI ORGANICZNEJ ............................................. 4

DESTYLACJA i REKTYFIKACJA........................................................................................11

DESTYLACJA PROSTA .................................................................................................. 12

DESTYLACJA POD ZMNIEJSZONYM CIŚNIENIEM ................................................. 12

REKTYFIKACJA .............................................................................................................. 13

DESTYLACJA Z PARĄ WODNĄ ................................................................................... 14

DESTYLACJA AZEOTROPOWA ................................................................................... 15

KRYSTALIZACJA.................................................................................................................. 15

EKSTRAKCJA ........................................................................................................................17

SUSZENIE ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH....................................................................... 19

OZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA......................................... 19

OZNACZANIE TEMPERATURY TOPNIENIA ................................................................... 20

ZESTAWY APARATURY ..................................................................................................... 21

WYBRANE SYNTEZY ORGANICZNE................................................................................ 29

ACETANILID.................................................................................................................... 29

DIBENZYLIDENOACETON ...........................................................................................30

OCTAN IZOBUTYLU ...................................................................................................... 31

OCTAN HEKSYLU........................................................................................................... 32

Łódź 2010

2

SPOSÓB PROWADZENIA NOTATEK LABORATORYJNYCH

Notatki laboratoryjne powinny być pisane w dzienniku laboratoryjnymna bieżąco podczas trwania doświadczenia i w sposób pozwalającydokładnie odtworzyć wszystkie wykonane czynności. Każdy dzień pracynależy oznaczyć datą.

W opisie doświadczenia powinny znaleźć się: nazwa preparatu,równanie reakcji, rysunek aparatury, w której przeprowadza się syntezęoraz ilości wszystkich używanych substratów podane zarównow gramach jak i w molach.

W trakcie przeprowadzania syntezy trzeba zaobserwować i zapisać:czas rozpoczęcia reakcji, czas jej trwania, zakres zmiany temperatury,czas ogrzewania lub chłodzenia, itp. Istotne jest również pojawienie sięosadu w mieszaninie lub jego rozpuszczenie, postać i brawa osadu,wydzielanie się dymów lub gazów, zmiany zabarwienia, zesmolenie itp.

Podczas oczyszczania produktu metodą destylacji lub rektyfikacjinależy podać: masę i wygląd surowego produktu, temperatury wrzeniakolejnych frakcji (w przypadku destylacji pod zmniejszonym ciśnieniemkoniecznie zmierzyć i zanotować ciśnienie), masy i wyglądposzczególnych frakcji oraz masę pozostałości. Dla ułatwienia sobiepracy należy zawsze używać wytarowanych naczyń. Istotne jestzaobserwowanie, czy podczas destylacji nie następuje rozkładsubstancji, którego objawami są: wydzielenie dymów, wody zesmolenie.Po wykonaniu destylacji oznacza się współczynnik załamania światłafrakcji (ważna jest temperatura pomiaru).

Oczyszczając produkt metodą krystalizacji należy zanotować: masęi wygląd surowego produktu, rodzaj i objętość użytego rozpuszczalnika,sposób ogrzewania, sposób inicjowania krystalizacji, gdy nie następujeona samorzutnie, sposób suszenia kryształów. Niezbędne jest równieżopisanie barwy surowego produktu oraz otrzymanego roztworu, rodzajuadsorbentu użytego do odbarwienia, wyglądu nierozpuszczalnejpozostałości i sposobu jej oddzielania. Po wysuszeniu i zważeniuproduktu określa się barwę i postać otrzymanych kryształów orazoznacza ich temperaturę topnienia.

Opis wykonanej ekstrakcji powinien zawierać: rodzaj i ilość użytegorozpuszczalnika, liczbę kolejnych ekstrakcji, położenie względem siebiewarstwy wodnej i organicznej oraz ich barwy. Należy zapisać, czyrozdział warstwy zachodzi łatwo, czy też podczas wytrząsania tworzy sięemulsja oraz rodzaje i ilości substancji użytych do ekstrakcji fazy wodneji przemycia fazy organicznej, a następnie jej wysuszenia.

Wyniki zestawia się w tabeli podając ilości substratów i produktóww gramach i molach, stałe fizyko-chemiczne produktu porównanez wartościami podanymi w literaturze oraz wydajność reakcji.

3

REGULAMIN PRACOWNI PREPARATYKI ORGANICZNEJ

1. W pracowni mogą przebywać jedynie studenci odbywający zajęciaw danym terminie.

2. Student zobowiązany jest do noszenia w pracowni fartuchalaboratoryjnego i bezpiecznego obuwia (podłoga ceramiczna jestśliska). Ze względów bezpieczeństwa rękawy fartucha muszą byćwąskie, a fartuch zapięty. Długie włosy należy upiąć lub zapleść.

3. Okulary ochronne należy nosić przez cały czas pobytuw laboratorium.

4. Student zobowiązany jest do zachowania ciszy w pracowni,utrzymania w czystości używanego sprzętu i swojego stanowiskapracy.

5. Zabrania się spożywania posiłków w pracowni.6. Nie wolno przynosić do pracowni wierzchnich okryć i dużych toreb.7. Warunkiem rozpoczęcia pracy eksperymentalnej w laboratorium

jest zaliczenie kolokwium wstępnego.8. Zajęcia w pracowni rozpoczynają się zgodnie z podanym planem,

a przerwanie pracy eksperymentalnej następuje na 30 minut przedzakończeniem pracowni.

9. Każde opuszczenie stanowiska pracy powinno być zgłoszoneprowadzącemu zajęcia.

10. Student zobowiązany jest do punktualnego i regularnegouczęszczania na zajęcia. nieusprawiedliwione nieobecności będąpodstawą do złożenia wniosku o skreślenie studenta z listyodrabiających ćwiczenia z preparatyki organicznej.

Uwaga!Student odbywający zajęcia w pracowni preparatyki zobowiązany jestdo znajomości przepisów BHP i bezwzględnego ich przestrzegania.Każdy zaistniały wypadek lub zagrożenie należy natychmiast zgłosićprowadzącemu zajęcia.

4

BHP W LABORATORIUM PREPARATYKI ORGANICZNEJ

Praca eksperymentalna w laboratorium chemicznym związana jestz ryzykiem zagrożenia zdrowia. Ścisłe przestrzeganie regulaminuobowiązującego w danej pracowni, stosowanie się do przepisów BHPoraz znajomość przewidywanych do wykonania czynności zmniejszają toryzyko do minimum.

Zajęcia z preparatyki organicznej polegają na odtworzeniu syntezwybranych związków według zawartych w skrypcie przepisów. Są onewielokrotnie sprawdzone, dostosowane do używanego sprzętu i dopoziomu zaawansowania odbywających zajęcia studentów. Sposóbopisu syntez eliminuje maksymalnie zagrożenia, które mogłyby wyniknąćz niejednoznaczności sformułowań. Obowiązek zdania kolokwium przedprzystąpieniem do wykonywania preparatu jest pod tym względemdodatkowym elementem bezpieczeństwa. Tym niemniej, tak jakw codziennym życiu, w laboratorium mogą zdarzyć się wypadki,spowodowane nieuwagą lub błędem eksperymentatora. Poznanie źródełi przewidywanie zagrożenia pomagają zwiększyć bezpieczeństwo pracyw laboratorium.

Niedocenianym elementem bezpiecznej pracy jest wymaganyw regulaminie porządek na miejscu pracy i spokój podczas jejwykonywania. Nieład, hałas i pośpiech są powodem wielu wypadków.

1. Rodzaje zagrożeń w laboratorium chemii organicznej1.1. Zranienia

Aparatura stosowana w laboratorium chemii organicznej składa sięz elementów szklanych, więc niemożliwe jest całkowite wyeliminowaniewypadków będących wynikiem używania tak wrażliwego na stłuczenietworzywa. Uwzględniając to, można zmniejszyć częstość wypadkówprzestrzegając kilku reguł posługiwania się aparaturą.

Podczas łączenia i rozdzielania elementów aparatury nie należystosować siły. Montując aparaturę należy delikatnie i stopniowo dobieraćpołożenie łączników i łap. Ostateczne dokręcenie nakrętki na łapiemożna przeprowadzić dopiero po upewnieniu się, że łącznik jest mocnoprzymocowany do kratownicy, bowiem ostatnie dokręcenie śrubyłącznika może zmienić kąty w aparaturze, powodując występowanienaprężeń, a nawet pęknięcie elementów szklanych. Nie należy teżstosować nadmiernej siły przy mocowaniu elementów szklanychw łapach. Należy to robić z siłą odpowiadającą tej, z jaką ściskalibyśmyten szklany element przy użyciu dłoni. Należy zwracać uwagę, by szkłonie stykało się bezpośrednio z metalowymi elementami łap. Powinny one

5

być zabezpieczone nałożonym kawałkiem gumowego węża lubprzyklejonym kawałkiem filcu.

Nakładanie gumowych węży na króćce chłodnic powinno byćdokonane przed zamontowaniem chłodnicy do aparatury. Opór przynakładaniu zbyt wąskiego węża można zmniejszyć zwilżając jegokońcówkę wodą i nakładając wąż ruchem obrotowym. Montującchłodnicę z podłączonymi do niej wężami trzeba uważać, by węże nietrącały leżących na stole innych elementów aparatury.

Często tłukącymi się elementami na etapie montowania aparatury dodestylacji są przedłużacze i odbieralniki. Przedłużacz można połączyćz chłodnicą przy użyciu recepturki. Również zwiniętą w pętelkęrecepturką można przymocować do przedłużacza odbieralnik. Przywiększych ilościach destylatu odbieralnik powinien być podparty namocowanych do kratownicy płytkach lub pierścieniach.

Podczas ogrzewania połączenia szlifowe mogą ulec zatarciu,powodując trudności przy rozmontowywaniu aparatury. By zapobiectemu zjawisku należy używać aparatury z czystymi szlifami, cieczei ciała stałe wprowadzać do naczyń przez odpowiednie lejkii rozmontowywać aparaturę, gdy tylko przestaje być gorąca.Powierzchnię szlifów aparatury do destylacji próżniowej możnaposmarować cienką warstwę smaru. Bezwzględnie należy smarowaćruchome połączenia szklane: krany wkraplaczy, rozdzielaczy, itd.W przypadku kłopotów z rozdzieleniem zatartych szlifów należy zwrócićsię do prowadzącego zajęcia lub do obsługi technicznej pracowni.

Jeśli występują trudności przy zdejmowaniu gumowego wężaz chłodnicy, należy uciąć go tuż przy szkle, a pozostałą na króćcu częśćrozciąć wzdłuż.

Nie wolno używać szkła z ostrymi, nieobtopionymi końcówkami. Przedzamontowaniem szklanego elementu należy sprawdzić, czy nie jest onpęknięty. W razie jakichkolwiek wątpliwości należy skonsultować sięz osobą prowadzącą lub obsługującą pracownię.

1.2. ZatruciaMimo, że substancje przewidziane do użytku w pracowni

preparatyki zostały dobrane z uwzględnieniem ich toksyczności, należyprzyjąć, że nie ma substancji obojętnych dla organizmu. Oddziałują oneprzez drogi oddechowe lub skórę. Możliwość przypadkowego zatruciadrogą doustną jest wykluczona jeśli przyjmiemy zasadę, że w pracowninie wolno niczego spożywać, a przed wyjściem na posiłek należydokładnie umyć ręce. Dostanie się trucizny do ust możliwe jest przypróbach pipetowania cieczy. W związku z tym pipetowanie przy użyciuust jest kategorycznie zabronione. Należy do tego celu stosowaćgumowe gruszki.

6

Uwzględniając szkodliwy, często kumulujący się wpływ na organizm,kontakt z chemikaliami należy ograniczyć do minimum. Oznacza tozachowanie ostrożności przy ważeniu i odmierzaniu odczynników orazuważne ich przelewanie lub przesypywanie. W przypadku pracy z bardzolotnymi substancjami, czynności te należy wykonywać pod sprawniedziałającym wyciągiem. Również pod wyciągiem należy montowaćaparaturę do przeprowadzania niektórych syntez.

Możliwości zatrucia zmniejszamy, utrzymując w czystości swojemiejsce pracy i ręce. Rozlane lub rozsypane chemikalia należynatychmiast uprzątnąć, a w razie potrzeby zneutralizować. Wąchaniesubstancji chemicznych należy ograniczyć do minimum.

Mieszaniny poreakcyjne wylewa się dopiero po ostygnięciu (chyba, żeprzepis przewiduje inaczej). Do kanalizacji (studzienki pod wyciągiem)można wylewać tylko roztwory wodne. Niewykorzystane odczynniki luboddestylowane rozpuszczalniki należy zwrócić do magazynuprzekazując je prowadzącemu zajęcia lub obsłudze pracowni. Pogonywolno wylewać tylko do oznakowanych butli pod wyciągiem.

Szczególną uwagę należy zwrócić na rozlanie rtęci ze stłuczonegotermometru. O zdarzeniu powinna być natychmiast poinformowanaosoba prowadząca zajęcia lub obsługa pracowni. Nie wolno chodzić popowierzchni, na której mogą znajdować się krople rtęci. Muszą onezostać zebrane, a ewentualne drobne pozostałości, po zasypaniu jodemi węglem aktywnym pozostawione do przereagowania.

1.3. PoparzeniaPoparzenia można podzielić na termiczne i chemiczne. Tych ostatnich

można uniknąć przestrzegając zasad podanych przy omawianiuzapobiegania zatruciom.

Poparzenie termiczne następuje zwykle przy rozlaniu na skórę gorącejsubstancji lub przy złapaniu ręką rozgrzanego elementu metalowego lubszklanego. Należy przestrzegać zasady, że gorące naczynia chwytamyzawsze przez grubą tkaninę. Gorące ciecze z kolb wylewamy trzymającje w łapie metalowej. Naczynia z suszarki wyjmujemy szczypcami.

Jak zawsze, przestrzeganie porządku i spokojna, rozważna praca,pozwalają zapobiec wielu wypadkom poparzenia.

1.4. Porażenie prądem elektrycznymPorażenie prądem elektrycznym najczęściej jest spowodowane

wadliwym podłączeniem urządzeń elektrycznych, ich uszkodzeniem lubzalaniem elektrolitami.

Urządzenia elektryczne stosowane w pracowni są uziemionei okresowo sprawdzane. Tym niemniej, przed przystąpieniem do

7

montowania aparatury należy upewnić się czy są one czyste i suche.Zalane lub budzące podejrzenia, (np. iskrzące) elementy należy zgłosićprowadzącemu zajęcia lub obsłudze pracowni w celu zabezpieczeniaprzed użyciem, sprawdzenia i ewentualnej naprawy. Upewnić się teżnależy, czy końcówki przewodów elektrycznych są sprawne. Nie mogąone być luźno skręcone ani obtłuczone.

Aparaturę należy montować tak, by gumowe węże doprowadzającei odprowadzające wodę nie mogły zsunąć się z chłodnic powodujączalanie instalacji elektrycznej. Podłączenie aparatury do prądu możnawykonywać tylko suchymi rękami. Czasze grzejne podłącza się zawszepoprzez autotransformator, który przed połączeniem z gniazdkiempowinien być nastawiony na zero.

1.5. Pożary i wybuchyNiebezpieczeństwo wystąpienia pożaru wynika z łatwopalności wielu

związków organicznych. Jest ono tym większe, im bardziej lotna jestsubstancja. Trzeba przyjąć zasadę, że ze wszystkimi związkamipostępujemy tak, jak gdyby były one łatwopalne, więc ogrzewamy jez użyciem chłodnicy zwrotnej.

By zmniejszyć ryzyko wystąpienia pożaru należy m. in. do ogrzewaniazawartości kolb używać elektrycznych czasz grzejnych lub łaźniwodnych. Czasze znajdujące się w naszych laboratoriach występująw dwóch wersjach: w jednej spirala grzewcza jest jedynie gruboopleciona pasmami tkaniny szklanej, zaś w drugiej dodatkowo zakrytapłytką metalową, co daje nieco lepsze zabezpieczenie przed pożarem.Tym niemniej należy pamiętać, że pożar może powstać nie tylko przezzetknięcie palnej substancji z rozżarzoną spiralą ale również z rozgrzanąpowierzchnią czaszy .

Z pożarem związane jest często niebezpieczeństwo wybuchui odwrotnie. Żadna spośród substancji używanych lub otrzymywanychw naszym laboratorium nie posiada własności wybuchowych. Pewneniebezpieczeństwo mogą stworzyć jedynie uboczne produkty reakcji, np.nadtlenki, powstające w wyniku samoutleniania związków organicznych.Ponieważ związki tego typu są z reguły dosyć trwałe w roztworach,należy przyjąć jako zasadę, że nigdy nie oddestylowujemy do końcazawartości kolb, zawsze świadomie pozostawiamy odrobinę pogonu.

Przed wybuchem towarzyszącym niekontrolowanemu przebiegowireakcji zabezpieczamy się prowadząc syntezę w możliwie najmniejszejskali, dodając odczynniki małymi porcjami w miarę ich przereagowania.Pod tym względem ważne jest upewnienie się, że kran wkraplacza jestposmarowany, szczelny i całkowicie drożny. W aparaturze powinno byćzamontowane mieszadło mechaniczne. Przy reakcjach egzotermicznychnależy być przygotowanym na konieczność szybkiego schłodzenia kolby.

8

W związku z tym aparatura powinna być zamontowana na wysokościumożliwiającej szybkie podsunięcie łaźni chłodzącej.

Przeciwieństwem wybuchu jest implozja, która może wystąpić gdyw aparaturze panuje obniżone ciśnienie, np. przy destylacji próżniowejlub sączeniu. By uniknąć zgniecenia szkła przez ciśnienie zewnętrznenależy upewnić się czy elementy montowanej aparatury nie mojąpęknięć i skaz. Do prac pod zmniejszonym ciśnieniem nie wolnostosować kolb płaskodennych. Wyjątkiem są przeznaczone do sączeniapod zmniejszonym ciśnieniem kolby ssawkowe.

2. Pierwsza pomoc w nagłych wypadkach2.1. Zasady ogólne

Należy podkreślić, że ratujący nie jest lekarzem i dlatego jegodziałania powinny być ograniczone do zabezpieczenia chorego aż dochwili udzielenia mu właściwej pomocy lekarskiej. Jedynie w lekkich i niebudzących wątpliwości przypadkach można poprzestać na udzieleniupomocy bez wzywania lekarza. Często rola podejmującego akcjęratowniczą ogranicza się tylko do zorientowania się w sytuacjii wezwania pogotowia. W każdym przypadku ratujący musi doprowadzićswe czynności do końca, tzn. albo oddać chorego pod opiekę lekarzaalbo upewnić się, że poszkodowany nie potrzebuje dalszej pomocy.

Ratujący powinien zachować spokój i rozwagę. Pierwszą czynnościąjest usunięcie czynnika szkodliwego lub usunięcie poszkodowanego zestrefy zagrożenia. Następnym elementem działania jest opanowaniesytuacji i uspokojenie nie tylko chorego, ale i otoczenia, którego reakcjeudzielają się poszkodowanemu. Z bezpośredniego sąsiedztwa należyusunąć zbędnych świadków.

Pierwszą pomoc należy ograniczyć do czynności naprawdęniezbędnych. Obowiązuje w każdym przypadku korzystanie jedyniez leków stanowiących wyposażenie apteczki pierwszej pomocy,pamiętając przy tym, że osobom nieprzytomnym nie podaje się nicdoustnie.

W przypadku omdlenia lub utraty przytomności chorego należyprzenieść do innego pomieszczenia, zapewnić dostęp świeżegopowietrza i ułatwić oddychanie przez rozluźnienie ubrania. Przy zwykłymomdleniu próby ocucenia mogą polegać na poklepywaniu rąk i twarzy,spryskiwaniu zimną wodą. Przy głębszej utracie przytomności, której nietowarzyszy ustanie oddechu, chorego można do czasu przybycia lekarzaułożyć w tzw. pozycji bezpiecznej ustalonej. W przypadku ustaniaoddechu należy rozpocząć reanimację metodą usta-usta. Gdybytowarzyszyło temu zaprzestanie akcji serca konieczne jest rozpoczęciemasażu serca przez uciskanie klatki piersiowej. Tak podjęta akcja

9

ratunkowa, o ile nie przynosi natychmiastowego skutku, musi byćprowadzona do czasu przybycia lekarza, niezależnie od tego jak długotrzeba ją prowadzić. W pozostałych przypadkach, gdy nie występujebezpośrednie zagrożenie życia, rodzaj pierwszej pomocy zależy odrodzaju uszkodzenia.

2.2. Pierwsza pomoc przy zranieniachPonieważ zranienie w warunkach naszego laboratorium spowodowane

jest najczęściej pęknięciem szkła, należy upewnić się, czy w ranie niepozostały jego odłamki lub innego rodzaju zanieczyszczenia. Pomocnebędzie w tym przypadku przemycie rany silnym strumieniem bieżącejzimnej wody. Dalszym etapem jest zdezynfekowanie rany wodąutlenioną i nałożenie jałowego opatrunku.

W przypadkach silnego krwawienia należy podjąć próby jegopowstrzymania. Nie należy tego robić przy użyciu polecanych kiedyśopasek uciskowych, zakładanych powyżej miejsca zranienia. Zamiasttego mocno skręconym tamponem uciska się zranione miejsce. Przyewentualnym nasiąkaniu opatrunku krwią nie należy go zmieniać leczzałożyć nowy, lepiej uciskający. Silne krwawienie można osłabić przezuniesienie skaleczonej kończyny.

Poza zwykłymi, powierzchniowymi skaleczeniami, poszkodowanegonależy odtransportować do punktu opatrunkowego lub na pogotowiew celu profesjonalnego opatrzenia rany.

2.3. Pierwsza pomoc przy oparzeniachNiezależnie od źródła poparzenia (chemiczne lub termiczne), pierwsza

pomoc polega na natychmiastowym polewaniu zimną wodą poparzonejpowierzchni, nawet gdy pokryta jest ona odzieżą. Polewanie stosuje sięaż do chwili odrętwienia poparzonej powierzchni. Następną czynnościąjest założenie suchego, jałowego opatrunku. W przypadku silnego bóludozwolone jest podanie środka przeciwbólowego znajdującego sięw apteczce pierwszej pomocy.

Należy podkreślić, że odstępuje się obecnie od oceny stanupoparzonego tylko na podstawie rodzaju oparzenia. Nawet poparzenieobjawiające się jedynie zaczerwienieniem, gdy obejmuje ok. 5%powierzchni ciała (powierzchnia dłoni stanowi około 1%) powinno byćskontrolowane przez lekarza.

2.4. Pierwsza pomoc przy porażeniu prądem elektrycznymUdzielając pomocy osobie porażonej przez prąd elektryczny, musimy

zapewnić bezpieczeństwo również sobie. W tym celu należy przede

10

wszystkim odciąć dopływ prądu, co w naszych laboratoriach umożliwiająoznakowane przyciski znajdujące się przy drzwiach.

Porażenie prądem najczęściej wywołuje silne zaburzenia czynnościukładu oddechowego i układu krążenia, często wymagające rozpoczęciaakcji ratowniczej metodą sztucznego oddychania i masażu serca przezuciskanie mostka. Akcja taka powinna być prowadzona, aż do przybyciapogotowia ratunkowego.

2.5. Pierwsza pomoc przy zatruciachNiezależnie od rodzaju zatrucia, poszkodowanego należy ewakuować

do dobrze wentylowanego pomieszczenia i umożliwić swobodneoddychanie przez rozluźnienie odzieży i odpowiednie ułożenie.W przypadku nieprzytomnego, wymiotującego chorego, należy ułożyć gow tzw. pozycji bezpiecznej ustalonej. Nie wolno samodzielniepodejmować decyzji o podaniu jakiejkolwiek odtrutki. Należy natychmiastrozpocząć ustalanie rodzaju trucizny, by wezwany lekarz pogotowia mógłpodjąć właściwe postępowanie ratownicze.

2.6. Akcja gaśnicza w przypadku pożaruOgólne zasady prowadzenia akcji gaśniczej podane są w instrukcji

przeciwpożarowej obowiązującej na terenie Politechniki Łódzkiej.Niezależnie od czynności przewidzianych w tej instrukcji, każdyznajdujący się w pobliżu ognia powinien zrobić wszystko, by zapobiecjego rozprzestrzenianiu. Czasami wystarczy nakrycie naczynia z płonącącieczą lub zduszenie szmatą niewielkich ilości rozlanych, palących sięsubstancji. W każdym przypadku należy unikając paniki, głośnymokrzykiem dać znać obecnym w pracowni o wybuchu pożaru.

Szok spowodowany wypadkiem często utrudnia bezpośrednimuczestnikom racjonalną ocenę sytuacji. W związku z tym to otoczeniepowinno zainicjować gaszenie ognia a przede wszystkim prowadzącyzajęcia i obsługa pracowni.

Do gaszenia pożaru przewidziane są stojące na korytarzu,pomalowane na czerwono gaśnice śniegowe (ze sprężonymdwutlenkiem węgla). Należy pamiętać, by podczas posługiwania się tągaśnicą trzymać wąż wylotowy za drewniany uchwyt. Trzymanie wężaw innym miejscu grozi odmrożeniem ręki. Również ze względu namożliwość powstania odmrożeń, nie wolno tymi gaśnicami gasićpłonącej odzieży. W pracowniach znajdują się uniwersalne gaśniceproszkowe. Mimo, iż przedstawione gaśnice mogą być użyte dogaszenia pożarów w obecności znajdujących się pod napięciemurządzeń elektrycznych, jedną z pierwszych czynności podczas akcji

11

gaśniczej powinno być wyłączenie napięcia w pracowni przy użyciucentralnego wyłącznika.

Z dużą rozwagą należy podjąć decyzję o użyciu szklanego kocaw laboratorium. Może on być niewystarczająco skuteczny ze względu napółki i kratownice, a jednocześnie może spowodować dodatkowezagrożenie, gdy zniszczy inne naczynia szklane.

Pierwszym działaniem w momencie wybuchu pożaru musi byćratowanie zagrożonych osób. Nie wolno dopuścić, aby płonąca osobabiegała, powodując dalsze rozniecanie płomienia. Należy ją doprowadzićpod znajdujący się nad drzwiami pracowni natrysk i ugasić silnymstrumieniem wody. W razie konieczności należy położyć ją na podłodze(nawet przewracając) i tłumić ogień kocem szklanym lub innymi trudnopalnymi, nietopliwymi tkaninami. Po ugaszeniu należy poszkodowanemuudzielić pomocy przez opatrzenie powstałych poparzeń i wezwanielekarza.

DESTYLACJA i REKTYFIKACJA

Destylacja jest ważną metodą rozdzielania i oczyszczania substancjiciekłych.

W najprostszym przypadku destylacji ciecz doprowadza się dowrzenia dostarczając ciepło i następnie powstającą parę skrapla sięw chłodnicy jako destylat. Destylację, w której w ruchu jest tylko jednafaza, mianowicie para, nazywa się destylacją prostą. Gdy natomiastczęść skondensowanej pary (tzw. flegma) spływa stale do kolbydestylacyjnej, destylację taką nazywa się destylacją frakcyjną lubrektyfikacją. Rektyfikację wykonuje się stosując kolumny rektyfikacyjne.

Prężność pary nad cieczą silnie wzrasta ze wzrostem temperatury.Ciecz wrze, gdy prężność pary nad nią równa jest ciśnieniuzewnętrznemu.

Obniżenie ciśnienia zewnętrznego powoduje obniżenie temperaturywrzenia. Znając temperaturę wrzenia pod dowolnym ciśnieniem, możnaokreślić przybliżoną temperaturę wrzenia pod określonym ciśnieniem.Wykorzystuje się regułę empiryczną mówiącą, że obniżenie ciśnieniao połowę powoduje obniżenie temperatury wrzenia o ok. 15oC. Tak np.związek o temperaturze wrzenia 180oC pod normalnym ciśnieniem(760 mm Hg) wrzałby w temperaturze 165oC pod ciśnieniem 380 mm Hg,a w temperaturze 150oC pod ciśnieniem 190 mm Hg.

12

DESTYLACJA PROSTA

Destylację prostą pod normalnym ciśnieniem zazwyczaj stosuje sięw wypadkach, gdy temperatury wrzenia destylowanych cieczy zawartesą w granicach od 40 do 150oC.

Do destylacji stosuje się w laboratorium kolby kuliste, wielkość kulistejkolby destylacyjnej należy dobrać w ten sposób, aby podczas destylacjikolba wypełniona była cieczą najwyżej w dwóch trzecich objętości. Doogrzewania kolb używa się czasz grzejnych, moc grzania reguluje sięautotransformatorem. Schemat aparatury do destylacji pod normalnymciśnieniem przedstawiony jest na rysunku 1. Kolba destylacyjna jestpołączona z chłodnicą za pomocą nasadki destylacyjnej, w nasadceumieszczony jest termometr. Powinien on znajdować się na takiejwysokości, aby zbiornik rtęci był całkowicie omywany parą, tj. kulkatermometru ma znajdować się nieco poniżej bocznej rurki nasadkidestylacyjnej. Chłodnica jest połączona z odbieralnikiem za pomocąprzedłużacza destylacyjnego, który musi mieć rurkę odpływową.

Przed przystąpieniem do destylacji należy zważyć kolbę destylacyjnąi odbieralniki. Następnie należy umieścić destylowaną substancjęw kolbie destylacyjnej. Do zimnej cieczy, przed destylacją, wrzuca się2-3 kamyczki wrzenne, które zapobiegają przegrzaniu wrzącej cieczy. Pokażdym przerwaniu destylacji należy dodać świeże kamyczki wrzenne.Nie należy ich wrzucać do gorącej cieczy, ponieważ może tospowodować gwałtowne wydzielenie pary i pienienie substancji. Popodłączeniu wody do chłodnicy rozpoczyna się ogrzewanie kolbydestylacyjnej. Należy tak regulować ogrzewanie, aby destylatprzechodził z szybkością 1-2 kropel na sekundę. W przypadku destylacjizwiązków dość czystych, temperatura podnosi się szybko i ustala pooddestylowaniu niewielkiej ilości cieczy (tzw. przedgonu); zmienia sięwtedy odbieralnik i zbiera. frakcję główną, właściwą czystą substancję.Gdy temperatura wrzenia zaczyna spadać i w kolbie pozostaje niewielkailość cieczy (tzw. pogonu) należy najpierw usunąć ogrzewanie i gdytemperatura obniży się do temperatury pokojowej, należy zamknąćdopływ wody do chłodnicy.

DESTYLACJA POD ZMNIEJSZONYM CIŚNIENIEM

Wiele substancji powyżej temperatury 150oC rozkłada się w sposóbwidoczny, dlatego też substancje wrzące pod normalnym ciśnieniempowyżej temperatury 150oC destyluje się pod zmniejszonym ciśnieniem.Substancje wrażliwe na działanie wyższych temperatur, a wrzące poniżej150oC, należy również destylować pod zmniejszonym ciśnieniem.Rysunek 2 przedstawia prosty zestaw aparatury do destylacji pod

13

zmniejszonym ciśnieniem. Kolba destylacyjna jest połączona z chłodnicąza pomocą nasadki Claisena, w której umieszcza się termometri kapilarę. Kapilara zapobiega przegrzaniu wrzącej cieczy. Wyciąga się jąz cienkiej rurki szklanej w płomieniu palnika. Chłodnica jest połączonaz odbieralnikiem za pomocą przedłużacza, który łączy się z pompkąwodną.

Destylację pod zmniejszonym ciśnieniem należy rozpocząć odprzygotowania zestawu aparatury oraz sprawdzenie jego szczelności.Aparaturę uważa się za szczelną, jeżeli po połączeniu z pompąmanometr wykazuje ciśnienie tylko minimalnie wyższe od tego jakie dajedziałanie samej pompy po podłączeniu do aparatury. Po umieszczeniuw kolbie destylacyjnej substancji destylowanej, podłącza się wodę dochłodnicy i aparaturę do pompy (ostrożnie i powoli). Należy zwrócićuwagę na drożność kapilary (jeśli jest drożna to wydobywają się powolimałe pęcherzyki powietrza). W przypadku gdy kapilara nie jest drożna,należy wyrównać ciśnienie w aparaturze z ciśnieniem zewnętrznymi ponownie wyciągnąć z rurki szklanej kapilarę.

Po ukończeniu tych zabiegów przystępujemy do podgrzewaniacieczy. Po ukończeniu destylacji należy najpierw usunąć ogrzewanie,następnie dopiero po całkowitym ochłodzeniu kolby destylacyjnej,ostrożnie odcina się połączenie z pompą i wyrównuje ciśnieniew aparaturze z ciśnieniem atmosferycznym.

REKTYFIKACJA

Destylację frakcyjną lub frakcjonowaną z użyciem kolumnydestylacyjnej nazywa się rektyfikacją. Stosuje się ją w przypadkach, gdyrozdzielanie mieszaniny przez jednorazową prostą destylację nie jestwystarczające. Są to przypadki, gdy różnice temperatur wrzeniaskładników mieszaniny są mniejsze od 80oC. Prężność pary nadroztworem cieczy równa jest sumie prężności cząstkowych składników,które wyrażone są iloczynami prężności czystych składników i ichułamków molowych w mieszaninie. Skład pary pozostającejw równowadze z cieczą różni się od składu cieczy większym udziałemskładnika bardziej lotnego, co pozwala na rozdzielenie cieczy.

Aparatura do rektyfikacji (rysunek 3) składa się z kolby destylacyjnej,kolumny rektyfikacyjnej, nasadki, w której umieszcza się termometr,chłodnicy, przedłużacza i odbieralnika. Jeżeli proces rektyfikacjiprowadzi się pod normalnym ciśnieniem, to w kolbie destylacyjnejumieszcza się kamyczki wrzenne. Jeżeli proces rektyfikacji prowadzi siępod zmniejszonym ciśnieniem, to należy jako kolby destylacyjnej użyćkolby dwuszyjnej, w której umieszcza się kolumnę i kapilarę.

14

Zasadniczym warunkiem uzyskania dobrych wyników destylacjifrakcjonowanej jest powolne i równomierne ogrzewanie. Przeciętniewłaściwe tempo destylacji wynosi ok. 1 kropla na 2-3 sekundy i zależy odtypu kolumny oraz rodzaju frakcjonowanej mieszaniny. W wynikuprawidłowo wykonanej destylacji frakcyjnej mieszaniny dwuskładnikowejuzyskuje się dwie frakcje ostro oddzielone, każda w wąskim przedzialetemperatur oraz zwykle niewielką frakcje posrednią.

DESTYLACJA Z PARĄ WODNĄ

Destylacja z parą wodną jest jedną z metod służących dowyodrębniania i oczyszczania związków chemicznych. Stosuje się ją wprzypadku cieczy całkowicie nie mieszających się z wodą, bądźmieszających się w bardzo ograniczonym zakresie. Zgodnie z prawemDaltona prężność par nad takim układem w stałej temperaturze jestrówna sumie prężności par poszczególnych składników:

W układzie złożonym z dwóch nie mieszających się cieczy,temperatura wrzenia będzie określona przez temperaturę, w której sumaprężności par zrówna się z ciśnieniem atmosferycznym. Temperatura tabędzie niższa od temperatury wrzenia składnika niżej wrzącego,ponieważ sumaryczna prężność par jest wyższa od ciśnienia parynasyconej każdego składnika. Tak więc, przy zastosowaniu destylacjiz parą wodną możemy wyodrębnić składnik o wyższej temperaturzewrzenia w temperaturze poniżej 100oC. Jest to szczególnie ważnew przypadku wyodrębniania składników ulegających rozkładowi w swojejtemperatury wrzenia.

Destylację z parą wodną wykonuje się w aparaturze przedstawionejna rysunku 4. Wytwornica pary wodnej (kolba pojemności 1 dm3 lubwiększa) zaopatrzona jest w długą szklaną rurę bezpieczeństwa,zanurzoną głęboko poniżej powierzchni wody. Wytwarzająca się parawodna przechodzi do kolby kulistej za pośrednictwem rurki sięgającej dodna kolby. Rurka może być połączona z wytwornicą pary wodnejkawałkiem węża gumowego. Kolba połączona jest poprzez chłodnicęLiebiga i przedłużacz z odbieralnikiem, którym może być erlenmajerkalub zlewka, gdzie zbiera się destylat. Destylację prowadzi się do chwili,gdy w destylacie przestaje pojawiać się substancja nierozpuszczalnaw wodzie (sprawdzenia dokonuje się obserwując porcję destylatuzebraną na szkiełko zegarkowe). Destylat składający się z wodyi przedestylowanego związku rozdziela się w rozdzielaczu. Oddzielonąsubstancję suszy się nad środkiem suszącym i poddaje destylacji.

15

DESTYLACJA AZEOTROPOWA

Wiele substancji tworzy mieszaniny azeotropowe (azeotropy),wykazujące przy określonym składzie stałą temperaturę wrzenia, któramoże być mniejsza albo większa niż temperatura wrzenia każdego zeskładników. Mieszaniny azeotropowej nie można rozdzielić przezdestylację, gdyż faza ciekła i parowa takiej mieszaniny ma ten samskład. Fakt tworzenia azeotropu stwarza możliwość usunięcia tego zeskładników mieszaniny, który tworzy azeotrop z celowo dodaną domieszaniny cieczą azeotropującą.

W praktyce laboratoryjnej istnieje najczęściej problem usuwaniawody, bądź to w celu przesunięcia równowagi reakcji chemicznej(estryfikacja), bądź przy suszeniu rozpuszczalników. Jako czynnikiazeotropujące wodę stosuje się zwykle rozpuszczalniki nie mieszającesię z nią. Wtedy proces usuwania wody przeprowadza przez destylacjęz użyciem odpowiedniej nasadki dla rozpuszczalnika lżejszego lubcięższego od wody (rysunek 8). Przykłady azeotropów podaje tabela:

Składnikiazeotropu

Temp. wrzeniaskładników Skład Temperatura

wrzenia azeotropuWODA

TOLUEN100oC111oC

20%80% 83oC

WODAETANOL

100oC78,3oC

95,6%4,4% 78,3oC

WODACHLOROFORM

100oC61oC

3%97% 56oC

KRYSTALIZACJA

Krystalizacja jest najważniejszym sposobem oczyszczania ciał stałychW najprostszym ujęciu krystalizacja sprowadza się do następującychczynności: rozpuszczenie substancji w odpowiednim rozpuszczalniku

w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika, odsączenie gorącego roztworu od nierozpuszczalnych

zanieczyszczeń, pozostawienie roztworu do oziębienia, co prowadzi do krystalizacji, oddzielenie wydzielonych kryształów od ługu.

Optymalny rozpuszczalnik do krystalizacji powinien spełniaćnastępujące warunki: dobrze rozpuszczać substancję krystalizowaną na gorąco, a źle na

zimno,

16

zanieczyszczenia powinny być rozpuszczalne lepiej niż związekkrystalizowany (wtedy pozostają w ługu pokrystalicznym) albo słaborozpuszczalne (wtedy można je odsączyć na gorąco),

rozpuszczalnik powinien być chemicznie obojętny wobec substancji, rozpuszczalnik powinien być bezpieczny (nietoksyczny, niepalny), temperatura wrzenia rozpuszczalnika powinna być niska (łatwiej go

wtedy usunąć z powierzchni kryształów), niższa niż temperaturatopnienia substancji.Wskazówką przy wyborze rozpuszczalnika może być reguła

doświadczalna, w myśl której substancje rozpuszczają się dobrzew rozpuszczalnikach o podobnej budowie chemicznej. Najczęściejstosowane rozpuszczalniki to: woda, etanol, aceton, toluen, octan etylu.

WYKONANIE KRYSTALIZACJI:Rozpuszczenie substancji

Oczyszczaną substancję odważa się, przenosi do kolby (rysunek 5)dodaje się taką ilość rozpuszczalnika, która nie wystarcza dorozpuszczenia substancji, wrzuca kamyczek wrzenny i ogrzewa podchłodnicą zwrotną. Ponieważ krzywa rozpuszczalności substancji zwyklewznosi się stromo w pobliżu temperatury wrzenia rozpuszczalnika,należy zawsze rozpuszczać substancję we wrzącym rozpuszczalniku.Proces rozpuszczania nie powinien trwać zbyt długo (wystarczy od 5 do10 minut wrzenia), aby nie dopuścić do rozkładu związku. Następniedodaje się porcjami przez chłodnicę tyle rozpuszczalnika by substancjarozpuściła się całkowicie w temperaturze wrzenia. Należy uważać by nieprzekroczyć potrzebnej ilości rozpuszczalnika. Po rozpuszczeniusubstancji dodaje się jeszcze pewną ilość rozpuszczalnika (ok. 10%),aby uniknąć pracy z roztworem zbyt nasyconym.Usuwanie substancji barwnych

Ślady substancji barwnych i smół usuwa się przez dodanie węglaaktywnego do lekko ochłodzonego roztworu i kilkuminutowe ogrzewaniew temperaturze wrzenia. Ilość dodawanego węgla aktywnego wynosi1-2% wagi substancji. Należy unikać dodawania zbyt dużej ilości węgla.Sączenie na gorąco

Otrzymany gorący roztwór substancji w rozpuszczalniku sączy sięszybko, unikając ochłodzenia, przez sączek karbowany i lejek ogrzanyw suszarce. Gdy część substancji wykrystalizuje na sączku należy jązebrać, ponownie rozpuścić i przesączyć.Inicjowanie procesu krystalizacji

Teoretycznie substancja powinna krystalizować z roztworunasyconego po obniżeniu temperatury. Często jednak substancjeorganiczne mają duże skłonności do tworzenia roztworów przesyconych

17

lub wytrącają się w postaci oleju. Sposoby prowadzące do powstaniazarodków to: ochłodzenie roztworu poniżej temperatury pokojowej w mieszaninie

oziębiającej, strumieniem zimnej wody lub w lodówce, zaszczepienie roztworu kryształkiem tej samej substancji, pocieranie ścianek naczynia wewnątrz roztworu bagietką

Gdy wszystkie wymienione sposoby zawodzą wtedy należypozostawić roztwór na dłuższy czas. Powstawaniu oleju można zapobiecprzez ponowne ogrzanie mieszaniny do otrzymania roztworu klarownegoi zostawienie do powolnego ostygnięcia, a gdy zacznie wydzielać się olejmiesza się energicznie aby otrzymać zawiesinę.Oddzielenie osadu

Po kilku godzinach stania w chłodnym miejscu oddziela się osad odługu macierzystego przez sączenie na lejku Büchnera (rysunek 6) lublejku Schotta pod zmniejszonym ciśnieniem. Dno lejka Büchnerapokrywa się krążkiem bibuły o średnicy takiej, by zakrywał otworki, alenie wystawał na boki lejka. Bibułę zwilża się tym rozpuszczalnikiem,którego użyto do krystalizacji. Dekantuje się część roztworu i przenosiosad na sączek. Do wypłukania resztek osadu z kolby służy przesącz.Roztwór odsącza się pod zmniejszonym ciśnieniem dokładnie odciskającosad korkiem szklanym. Po wyłączeniu próżni osad na sączkuprzemywa się małą ilością rozpuszczalnika i ponownie odsączaodciskając, po czym pozostawia się do wysuszenia. Przesącz należyzachować, bo może być potrzebny do otrzymania drugiej frakcji, gdywydajność okaże się niska.

EKSTRAKCJA

Pod pojęciem ekstrakcji rozumie się przeprowadzenie substancjiz jednej fazy, w której jest ona rozpuszczona lub zawieszona, do drugiejfazy ciekłej, w której rozpuszcza się lepiej. Substancja rozdziela sięmiędzy dwie fazy w określonym stosunku, określonym przez prawoErnsta, które mówi, że stosunek stężeń c substancji rozpuszczonejw dwóch nie mieszających się z sobą i znajdujących się w stanierównowagi ciekłych fazach A i B jest w określonej temperaturzewielkością stałą (współczynnik podziału K).

B

A

c

c = K

Ekstrakcja jest skuteczna wtedy, gdy substancja rozpuszcza się lepiejw jednej z dwóch faz, a zatem K znacznie odbiega od jedności.

18

EKSTRAKCJA CIECZYOkresową, nieciągłą ekstrakcję cieczy cieczą, zwaną wytrząsaniem,

przeprowadza się w rozdzielaczu, który umożliwia rozdzielenie niemieszających się warstw (rysunek 7).

Przy wyborze rozpuszczalnika bierze się pod uwagę następującewymagania: minimalna wzajemna rozpuszczalność faz, dobra rozpuszczalność substancji ekstrahowanej; rozpuszczalniki

hydrofilowe lepiej rozpuszczają związki polarne, zaś rozpuszczalnikihydrofobowe – związki niepolarne,

rozpuszczalnik powinien być łatwy do usunięcia z ekstraktu, niewielka palność i toksyczność, mała lepkość.

Często jako rozpuszczalniki do ekstrakcji z roztworów wodnychstosuje się toluen, chlorek metylenu, chloroform itd.Kolejność czynności przy ekstrakcji z roztworu wodnegorozpuszczalnikami organicznymi dobranie odpowiedniego rozdzielacza (pojemność powinna być

minimum o 1/3 większa od łącznej objętości płynów), nasmarowanie szlifów i sprawdzenie szczelności rozdzielacza, umieszczenie rozdzielacza w metalowym pierścieniu na statywie

i wlanie przez lejek roztworu wodnego oraz pierwszej porcjirozpuszczalnika w ilości podanej w instrukcji, pod rozdzielaczemumieścić zlewkę o pojemności nie mniejszej niż łączna objętośćcieczy,

wytrząsanie (w celu wyrównania stężeń) z odpowietrzeniem (w celuwyrównania ciśnień),

pozostawienie rozdzielacza na statywie do rozdzielenia warstw, usunięcie warstwy dolnej przez kran, a górnej przez otwór górny.

Ekstrakcję powtarza się zwykle trzykrotnie, a połączone warstwyorganiczne przemywa się odpowiednio do wymagań i przelewa do kolbystożkowej, do której dodaje się odpowiedni środek suszący.

Często podczas ekstrakcji obserwuje się, niekorzystne dla procesu,tworzenie emulsji, które może być spowodowane: obecnością związków powierzchniowo-czynnych, alkalicznością jednej z faz, małą różnicą gęstości obu faz, obecnością stałej zawiesiny, zbyt długim i energicznym wytrząsaniem cieczy.

Tworzeniu emulsji można przeciwdziałać następującymi sposobami: odsączenie zanieczyszczeń stałych przed ekstrakcją, zmiana pH, zwiększenie różnicy gęstości faz, np. przez wysolenie fazy wodnej,

19

rozcieńczenie roztworów, wprawienie cieczy w ruch obrotowy wokół osi pionowej.

Efekt dobrego rozdziału faz można uzyskać stosując wysolenie.Nasycenie warstwy wodnej solą nieorganiczną (najczęściej NaCl lubKCl) powoduje obniżenie rozpuszczalności substancji ekstrahowanejw wodzie i zwiększenie gęstości fazy wodnej, co w przypadku użyciarozpuszczalnika lżejszego od wody zwiększa różnicę gęstości.

SUSZENIE ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

Produkty ciekłe, wyodrębniane przez destylację, muszą być przed tymprocesem poddane wysuszeniu. Używa się w tym celu substancjinieorganicznych, które z wodą tworzą krystaliczne hydraty. Dobry środeksuszący powinien odznaczać się odpowiednią intensywnością suszenia,dużą pojemnością suszenia oraz spełniać następujące warunki: nie reagować z substancją osuszaną, nie rozpuszczać się w sposób widoczny w roztworze suszonym, nie działać katalitycznie na procesy samoutlenienia, polimeryzacji czy

kondensacji.Najbardziej bezpieczne i uniwersalne są: bezwodny siarczan

magnezowy i bezwodny siarczan sodowy, które są stosowane dosuszenia większości związków organicznych, szczególnie substancjinieznanych lub wrażliwych.

Do warstwy organicznej umieszczonej w kolbie Erlenmmeyra lubbutelce dodaje się szczyptę środka suszącego i chwilę miesza. Jeżeli pododaniu środka obserwuje się, że zawartość kolby jest mętna, dodaje sięnastępną szczyptę, aż po kolejnym mieszaniu ciecz stanie się klarowna.Należy pamiętać, że środek suszący pochłonie także część produktu,dlatego nie należy używać go za dużo. Po wysuszeniu odsączamyśrodek suszący, a produkt przelewamy do kolby destylacyjnej.

OZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA

Do identyfikacji ciekłej substancji i do badania jej czystości możnawykorzystać współczynnik załamania światła.

Współczynnik załamania światła zależy od temperatury. Ze wzrostemtemperatury współczynnik załamania maleje. Poza tym współczynnikzałamania światła zmienia się ze zmianą długości fali świetlnej. Na ogółpodaje się współczynnik załamania dla linii widmowej żółtego światłasodowego (linia D 589 nm). Temperaturę i długość fali lub linię widmowązapisuje się stosując odpowiednie indeksy np. 20 i D: n 20

D

Współczynnik załamania światła oznacza się za pomocąrefraktometru Abbego. Zasada pomiaru oparta jest na oznaczeniu

20

granicznego kąta całkowitego odbicia wewnętrznego, a aparat jest takskonstruowany, że również przy zastosowaniu światła dziennegouzyskuje się współczynnik załamania dla linii D. Do pomiaru potrzebatylko kilka kropel cieczy, a dokładność wynosi ± 0,0001.

OZNACZANIE TEMPERATURY TOPNIENIA

Krystalizacja ma na celu otrzymanie czystego związku, a czystesubstancje mają ostrą temperaturę topnienia. Temperatura topnieniasubstancji to temperatura, w której ustala się równowaga między stanemstałym i ciekłym substancji;. Niewielkie zanieczyszczenia obniżajątemperaturę topnienia często dość znacznie i poszerzają zakrestopnienia. Wiele substancji organicznych topi się z rozkładem, coobjawia się zmianą zabarwienia i wydzielaniem się gazów. Temperaturarozkładu nie jest na ogół ostra. Niektóre substancje nie mającharakterystycznej temperatury przemiany i podczas ogrzewaniazwęglają się.

Najprostszą metodą oznaczania temperatury topnienia substancji jestoznaczenie w kapilarze. Suchą, drobno sproszkowaną substancjęwprowadza się do zatopionej z jednego końca kapilary o średnicy 1 mm.Grubość warstwy substancji powinna wynosić 2-4 mm. Kapilaręumieszcza się w aparacie zaopatrzonym w elektryczny blok grzejnyi ogrzewa do momentu osiągnięcia temperatury topnienia. jakotemperaturę topnienia odczytuje się temperaturę, w której substancjastopiona jest klarowna.

21

ZESTAWY APARATURY

Rys.1. Zestaw aparatury do destylacji pod normalnym ciśnieniem

22

.Rys. 2. Zestaw aparatury do destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem

23

Rys. 3. Zestaw do rektyfikacji pod normalnym ciśnieniem

24

Rys. 4. Zestaw aparatury do destylacji z parą wodną

25

Rys. 5. Zestaw aparatury do krystalizacji

26

Rys. 6. Zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem

27

Rys. 7. Zestaw do ekstrakcji i do rozdzielenia produktów reakcji

28

Rys. 8. Zestaw aparatury do destylacji azeotropowej

29

WYBRANE SYNTEZY ORGANICZNEACETANILID

CH3COOH +

NH2NH3 OOCCH3

-NHCOCH3

- H2O

+

Substraty:kwas octowy lodowaty...............13 ganilina .......................................10,3 gpył cynkowy ..............................0,1 g

Aparatura:kolba kulista o poj. 100 mlnasadka destylacyjnachłodnica powietrznaprzedłużaczodbieralniktermometrzestaw do sączenia pod próżnią

Wykonanie:

W kolbie kulistej umieścić anilinę, lodowaty kwas octowy i pył cynkowy.Dodać kamyczek wrzenny. Cynk redukuje barwne zanieczyszczeniaaniliny i zapobiega utlenieniu się aminy podczas reakcji. Kolbęzaopatrzyć w ustawioną pionowo chłodnicę powietrzną, u wylotu którejnależy umieścić nasadkę z termometrem, przedłużacz i odbieralnik.Zawartość kolby ogrzewać do wrzenia tak, aby termometr wskazał ok.105oC. Gdy woda powstała w reakcji oddestyluje całkowicie wrazz niewielką ilością kwasu octowego, temperatura odczytywana natermometrze zaczyna się wahać. Wskazuje to na zakończenie reakcji.Wylać gorącą mieszaninę do zlewki zawierającej 200 ml zimnej wody,wymieszać bagietką i ochłodzić zawiesinę w łaźni lodowo-wodnej.Surowy produkt odsączyć pod zmniejszonym ciśnieniem i przemyćzimną wodą. Preparat oczyścić przez krystalizację z wody (jeżeli surowyprodukt jest zabarwiony zastosować do krystalizacji węgiel aktywny).Wykrystalizowany osad dokładnie odsączyć na lejku Büchnerai wysuszyć na powietrzu. Acetanilid tworzy bezbarwne kryształy.Temperatura topnienia 114oC

30

DIBENZYLIDENOACETON

CH O O

OH2CH3COCH3

NaOH+ + 2

Substraty;aldehyd benzoesowy ................... 6.6 gaceton.......................................... 1.9 gwodorotlenek sodu....................... 6 galkohol etylowy……………………..50 ml

Aparatura:kolba kulista czteroszyjna o poj. 250mlchłodnica zwrotnamieszadłotermometrrurka do chlorku wapniazestaw do sączenia pod próżniąwkraplacz

Wykonanie:W kolbie czteroszyjnej zaopatrzonej w mieszadło, wkraplacz, chłodnicęzwrotną i termometr umieścić zimny roztwór wodorotlenku sodu w 60 mlwody i dodać 50 ml alkoholu etylowego. Do wkraplacza wlać mieszaninęaldehydu benzoesowego i acetonu. Uruchomić mieszadło i wkroplićpołowę mieszaniny związków karbonylowych w takim tempie, abyutrzymać temperaturę zawartości kolby w granicach 20-25oC (w raziepotrzeby kolbę umieścić w zimnej łaźni wodnej). Po upływie kilku minutwytrąca się kłaczkowaty osad. Po 15 minutach wkropli resztę mieszaninyaldehydu z acetonem i kontynuować mieszanie przez 0.5 godziny.Odsączyć wytrącony osad przemyć na lejku wodą do odczynuobojętnego. Produkt wysuszyć na powietrzu, Dibenzylidenoacetontworzy jasnożółte kryształy. Temperatura topnienia 112-113oC.

31

OCTAN IZOBUTYLU(estryfikacja azeotropowa)

CH3COOH OH2CH3CO

O CH2CHCH3

CH3

OH CH2CHCH3

CH3

+ +

Substraty:kwas octowy..............................0,25 molaizobutanol .................................0,15 molachloroform.................................80 mlkwas siarkowy stężony..............8 kropli

Aparatura:kolba o poj. 250 mlnasadka azeotropowachłodnica zwrotnarozdzielaczzestaw do rektyfikacji

Wykonanie:W kolbie umieścić kwas octowy, izobutanol, chloroform i kwas siarkowy.Zamontować nasadkę azeotropową, chłodnicę zwrotną i ogrzewaćmieszaninę do wrzenia tak długo, aż przestanie wydzielać się woda. Poostygnięciu wylać mieszaninę do 100 ml wody i w rozdzielaczu oddzielićfazę organiczną. Przemyć ją 30 ml roztworu wodorowęglanu (IV)sodowego, a następnie wodą (po 30 ml) do odczynu obojętnego (odczynsprawdzamy papierkiem uniwersalnym). Produkt wysuszyć bezwodnymsiarczanem magnezowym lub sodowym. Po odsączeniu środkasuszącego frakcjonować roztwór (stosując zestaw z kolumnąrektyfikacyjną) pod normalnym ciśnieniem.Stałe fizyko-chemiczne octanu izobutylu: temperatura wrzenia 118oC,nD

20=1,3901

32

OCTAN HEKSYLU(estryfikacja azeotropowa)

CH3(CH2)4CH2OH CH3COOH CH3CO

O (CH2)5CH3

OH2+ +H

+

Substraty:Kwas octowy…………………….0,25 molaheksanol ...................................0,15 molatoluen........................................80 mlkwas siarkowy stężony..............8 kropli

Aparatura :kolba o poj. 250 mlnasadka azeotropowachłodnica zwrotnarozdzielaczzestaw do destylacji próżniowej

Wykonanie:W kolbie umieścić kwas octowy, heksanol, toluen i kwas siarkowy.Zamontować nasadkę azeotropową, chłodnicę zwrotną i ogrzewaćmieszaninę do wrzenia tak długo, aż przestanie wydzielać się woda. Poostygnięciu wylać mieszaninę do 100 ml wody i oddzielić fazęorganiczną. Przemyć ją 30 ml roztworu wodorowęglanu (IV) sodowego,a następnie wodą (po 30 ml) do odczynu obojętnego (odczynsprawdzamy papierkiem uniwersalnym). Produkt wysuszyć bezwodnymsiarczanem magnezu lub sodu. Po odsączeniu środka suszącegooddestylowujemy rozpuszczalnik a produkt wydzielamy drogą destylacjipod zmniejszonym ciśnieniem.Stałe fizyko-chemiczne octanu heksylu: temperatura wrzenia 169oC,nD

20=1,4120