Zalecenia odnosnie uzytkowania sprzetu i zestawow laboratoryjnych I semestr 0
Zalecenia odnoÅ›nie użytkowania sprzÄ™tu i zestawów laboratoryjnych oraz przeprowadzania oczyszczania na pracowni chemii organicznej. Ogólne zasady bezpieczeÅ„stwa, które obowiÄ…zujÄ… ZAWSZE, nie bÄ™dÄ… tu omawiane szczegółowo przypominamy tylko, że należy pracować w fartuchu laboratoryjnym oraz okularach/goglach ochronnych a używanie CAAYCH rÄ™kawic jest ogólnie zalecane (a wymagane w przypadku pracy z substancjami żrÄ…cymi oraz toksycznymi). Szczegóły i podstawy teoretyczne dotyczÄ…ce konkretnych czynnoÅ›ci laboratoryjnych można znalezć w kursowych podrÄ™cznikach preparatyki organicznej (w szczególnoÅ›ci: A. I. Vogel i in. Preparatyka organiczna, WNT 2006 lub wczeÅ›niejsze wydania). Dla studentów I semestru. Części metalowe: Statywy, Å‚apy i mufy muszÄ… być sprawne! Rozumiemy to przede wszystkim stabilność i pewność zamocowania. Aapy i mufy muszÄ… mieć Å›ruby w stanie umożliwiajÄ…cym ich dokrÄ™canie. Statyw musi mieć prÄ™t pewnie przymocowany do podstawy, która powinna mieć wielkość/ciężar dopasowany do planowanych prac gdy prowadzona jest synteza z dużą iloÅ›ciÄ… rozpuszczalnika lub destylacja z parÄ… wodnÄ… (wytwornica pary jest dość ciężka po napeÅ‚nieniu wodÄ…) wielkość podstawy statywu musi być wiÄ™ksza. SprzÄ™t musi być montowany nad podstawÄ… statywu. Rys. 1. Statyw z Å‚apa przymocowanÄ… za pomocÄ… mufy. Mufy powinny być montowane w taki sposób aby drugi element, prostopadÅ‚y do prÄ™ta statywu, byÅ‚ wkÅ‚adany od góry w mufÄ™. Zamontowanie w odwrotny sposób ( wkÅ‚adany od doÅ‚u ) może spowodować (przy niedoskonaÅ‚oÅ›ci mufy lub przy rozkrÄ™caniu aparatury) że Å‚apa w niekontrolowany sposób wysunie siÄ™ i spadnie (wraz z aparaturÄ… jakÄ… utrzymuje). SzkÅ‚o laboratoryjne: Używane elementy szklane musza być nieuszkodzone, czyste i wiÄ™kszoÅ›ci przypadków suche! PÄ™kniÄ™te Å›ciany lub szlify naczynia dyskwalifikujÄ… je jako sprawne, ale można je w miarÄ™ możliwoÅ›ci naprawić (szklarz w warsztacie szklarskim, nie samodzielnie!). Nie wolno używać uszkodzonych elementów szklanych, posiadajÄ…cych ostre krawÄ™dzie (np. utÅ‚uczone cylindry). ZakÅ‚ad Chemii Organicznej, WrocÅ‚aw 2011: RM, AKL, MS, ED, MP, MC, MK ... 1 NaczyÅ„, w których znajdowaÅ‚y siÄ™ tylko czyste lotne rozpuszczalniki (np. eter, dichlorometan, alkohol), nie należy myć wystarczy je wysuszyć strumieniem azotu. W przypadku, gdy naczynie zawieraÅ‚o mniej lotne substancje organiczne (np. benzaldehyd, anilinÄ™, etc.), należy spróbować umyć je niewielkÄ… iloÅ›ciÄ… acetonu i nie używać wody, Naczynia reakcyjne (kolby, czasem zlewki), należy najpierw umyć acetonem, próbujÄ…c usunąć organiczne zanieczyszczenia. W przypadku opornych osadów, należy użyć wody i proszku oraz szczotki. Nie myjemy naczyÅ„ gorÄ…cÄ… wodÄ…, ponieważ ciepÅ‚o zwiÄ™ksza intensywność parowania pozostaÅ‚oÅ›ci zwiÄ…zków organicznych, a inhalowanie siÄ™ nimi jest niebezpieczne. W przypadku Dalszych trudnoÅ›ci należy poprosić o pomoc prowadzÄ…cego. SzkÅ‚o po umyciu wodÄ… z kranu należy przemyć wodÄ… demineralizowanÄ… a nastÄ™pnie wysuszyć (chyba, że bÄ™dzie użyte do pracy z roztworem wodnym). JeÅ›li szkÅ‚o nie bÄ™dzie używane bezpoÅ›rednio po umyciu, należy je po prostu pozostawić w szafce do nastÄ™pnych zajęć. W przeciwnym razie należy je przemyć dwa-trzy razy możliwie maÅ‚ymi porcjami acetonu, tak by za każdym razem opÅ‚ukać caÅ‚Ä… powierzchniÄ™ Å›cianek. Po przemyciu szkÅ‚o można suszyć: " strumieniem azotu lub sprężonego powietrza (pod wyciÄ…giem, w miarÄ™ możliwoÅ›ci technicznych) jest to najszybszy i bardzo skuteczny sposób, pod warunkiem, że naczynie zostaÅ‚o dobrze przemyte acetonem " suszarkÄ… rÄ™cznÄ… należy suszyć naczynie od dna w kierunku wylotu, nie na odwrót " w suszarce laboratoryjnej naczynie powinno zawierać jedynie Å›ladowe iloÅ›ci acetonu na Å›ciankach. Po umyciu oraz po wysuszeniu, szkÅ‚o należy obejrzeć pod Å›wiatÅ‚o, by sprawdzić efektywność wykonanych czynnoÅ›ci. JeÅ›li krople wody sÄ… dalej obecne, suszenie należy powtórzyć. Uwagi: " otwarte naczynia (zlewki, krystalnice) można najszybciej osuszyć papierowym rÄ™cznikiem, jeÅ›li jest dostÄ™pny " W przypadku chÅ‚odnic krople wody znajdujÄ…ce siÄ™ w pÅ‚aszczu chÅ‚odzÄ…cym utrudnia obserwacjÄ™ wnÄ™trza chÅ‚odnicy. Sposoby zapobiegania zapiekaniu/zablokowaniu siÄ™ szlifów oraz ich otwieranie: Aby zapobiegać zapiekaniu/zablokowaniu siÄ™ zÅ‚Ä…czy szlifowych należy przede wszystkim Å‚Ä…czyć elementy, które sÄ… czyste i suche! Nie należy Å‚Ä…czyć powierzchni szlifów, jeÅ›li zostaÅ‚y zabrudzone reagentami (zarówno staÅ‚ymi jak i ciekÅ‚ymi). Zaleca siÄ™ używanie lejków szklanych do nalewania cieczy, a dla ciaÅ‚ staÅ‚ych zwiniÄ™tego papieru (tutki). Jeżeli szlifu nie da siÄ™ rozÅ‚Ä…czyć przy użyciu niewielkiej siÅ‚y, należy poprosić o pomoc prowadzÄ…cego lub laboranta. Nie należy eksperymentować na wÅ‚asnÄ… rÄ™kÄ™. Należy unikać dÅ‚ugotrwaÅ‚ego przechowywania poÅ‚Ä…czonych szlifów, jeÅ›li nie sÄ… nasmarowane. Kolby ze szlifowanymi korkami, krany rozdzielaczy, etc. należy zabezpieczać przez wÅ‚ożenie paska papieru pomiÄ™dzy szlifowane powierzchnie. ZakÅ‚ad Chemii Organicznej, WrocÅ‚aw 2011: RM, AKL, MS, ED, MP, MC, MK ... 2 BibuÅ‚a filtracyjna i sÄ…czki. BibuÅ‚a filtracyjna oraz sÄ…czki, które majÄ… zostać użyte powinny być czyste i suche! Na bibule filtracyjnej oraz sÄ…czkach NIE wolno ważyć reagentów lub używać ich do wycierania stołów laboratoryjnych. BibuÅ‚a i sÄ…czki NIE sÅ‚użą także do sporzÄ…dzania notatek. Jeżeli już konieczne jest umieszczenie podpisu/opisu (np. krążek używany przy chromatografii) to po bibule i sÄ…czkach można pisać TYLKO grafitowym ołówkiem (najlepiej miÄ™kkim i pozbawionym barwników). PozostaÅ‚e Å›rodki piÅ›miennicze mogÄ… spowodować zanieczyszczenia substancji umieszczonej na sÄ…czku. Na sÄ…czkach wykonywane sÄ… też ćwiczenia z chromatografii bibuÅ‚owej (zalecenia zostanie dodane w osobnym podrozdziale). SÄ…czenie i przemywanie osadów - ogólnie. Wielkość lejka powinna być podyktowana: iloÅ›ciÄ… osadu, gdy osad jest pożądanym produktem (a roztwór zawiera zanieczyszczenia); iloÅ›ciÄ… cieczy, gdy to roztwór zawiera produkt (a osadem jest np. Å›rodek suszÄ…cy). SÄ…czki papierowe stosowane sÄ… do oddzielenia cieczy od osadu. Jeżeli osad jest drobnokrystaliczny stosuje siÄ™ kilka warstw sÄ…czków, ale może to bardzo spowolnić proces filtracji. Podwójne sÄ…czki stosuje siÄ™ także przy filtracji z roztworów wodnych, które efektywnie zmiÄ™kczajÄ… papier, co może spowodować jego rozerwanie. SÄ…czki (zwykÅ‚e) NIE mogÄ… wystawać poza obrÄ™b lejka! Po umieszczeniu ich w lejku powinno pozostać nieosÅ‚oniÄ™te wiÄ™cej niż 10mm górnej krawÄ™dzi lejka. Zastosowanie okreÅ›lonej techniki sÄ…czenia powinny być podyktowane nastÄ™pujÄ…cymi czynnikami: Jeżeli zależy nam na: A) Roztworze: wtedy gdy chcemy go uzyskać szybko i caÅ‚kowicie oddzielić go od osadu stosujemy sÄ…czki karbowane. Jeżeli filtrowanie ma odbywać siÄ™ na gorÄ…co, to używa siÄ™ pÅ‚aszcza wypeÅ‚nionego wodÄ… o temperaturze nie wyższej niż temperatura wrzenia używanego rozpuszczalnika (wiec dla wody powinna być ona gorÄ…ca, ale dla metanolu co najwyżej ciepÅ‚a). Nóżka lejka musi wystawać z drugiej strony pÅ‚aszcza. JeÅ›li do podgrzania wody w pÅ‚aszczu użyto palnika, należy go zgasić przed rozpoczÄ™ciem sÄ…czenia. Dla wiÄ™kszoÅ›ci rozpuszczalników organicznych czÄ™sto wystarczy gorÄ…ca woda z kranu lub czajnika. B) Osadzie: wtedy stosuje siÄ™ sÄ…czenie pod zmniejszonym ciÅ›nieniem (lub na sÄ…czku zwykÅ‚ym patrz poniżej w jakim przypadku). Osad należy dodatkowo przemyć, aby pozbyć siÄ™ pozostaÅ‚oÅ›ci roztworu macierzystego lub innych zanieczyszczeÅ„. IloÅ›ci osadu powinna determinować kolejny wybór: a) Bardzo maÅ‚o osadu, np. pochodna krystaliczna: sÄ…czek zwykÅ‚y niewielkich rozmiarów; przemywanie osadu za pomocÄ… rozpuszczalnika podawanego z pipetki (raczej siÄ™ go nie odciska od roztworu macierzystego, bo jest go zbyt maÅ‚o by mógÅ‚ on zatrzymać go wiele). b) Åšrednia i duża ilość osadu: stosuje siÄ™ lejki Büchnera (z sÄ…czkiem) lub Schotta (ze spiekiem szklanym), W miarÄ™ możliwoÅ›ci, powinny być one tak dobrane aby caÅ‚ość osadu zajmowaÅ‚a okoÅ‚o poÅ‚owy objÄ™toÅ›ci lejka pozwala to na dodawanie kolejnych porcji zawiesiny, którÄ… chcemy odfiltrować, a także na skuteczne przemycie osadu. Dla osadów drobnokrystalicznych (które utrudniajÄ… filtracjÄ™) zaleca siÄ™ ZakÅ‚ad Chemii Organicznej, WrocÅ‚aw 2011: RM, AKL, MS, ED, MP, MC, MK ... 3 stosowanie lejków o wiÄ™kszej powierzchni podstawy (wiÄ™ksza powierzchnia sÄ…czenia przekÅ‚ada siÄ™ na wiÄ™ksze tempo filtracji). SÄ…czenie pod zmniejszonym ciÅ›nieniem. SÄ…czenie osadu pod zmniejszonym ciÅ›nieniem na lejku Büchnera z sÄ…czkiem jest zazwyczaj bardzo skuteczne, pod warunkiem użycia sprawnej pompki próżniowej. Åšrednica sÄ…czka powinna być dopasowana do wielkoÅ›ci lejka: sÄ…czek powinien dochodzić do krawÄ™dzi dna lejka, ale krawÄ™dzie nie powinny siÄ™ zaginać. Przed rozpoczÄ™ciem sÄ…czenia należy zwilżyć sÄ…czek roztworem macierzystym, tak by dobrze przywarÅ‚ do dna lejka. Rys. 2. Schemat zestawu do sÄ…czenia pod zmniejszonym ciÅ›nieniem. Wskazano jaka mniej wiÄ™cej powinna być wielkość korka stosowanego do odciskania osadu. Sposób przeprowadzenia sÄ…czenia: 1. Zestawienie zestawu do sÄ…czenia pod zmniejszonym ciÅ›nieniem o wielkoÅ›ci i typie lejka dopasowanym do iloÅ›ci osadu oraz skÅ‚adu mieszaniny. Kolba ssawkowa/filtracyjna powinna być czysta i sucha oraz stabilnie przymocowana do statywu za pomocÄ… Å‚apy. yródÅ‚em próżni najczęściej jest pompka wodna, rzadziej pompka membranowa. Należy także upewnić siÄ™, czy pompka wodna dziaÅ‚a prawidÅ‚owo (zatkanie palcem węża przed podÅ‚Ä…czeniem go do kolby ssawkowej) i czy gumowy pierÅ›cieÅ„ uszczelniajÄ…cy speÅ‚nia swojÄ… rolÄ™ (a jego wielkość musi być taka, aby nie zostaÅ‚ on wciÄ…gniÄ™ty do kolby ssawkowej!). Wielkość odbieralnika (gruboÅ›ciennej kolby ssawkowej/filtracyjnej) może być mniejsza od iloÅ›ci filtrowanej cieczy - wtedy należy po napeÅ‚nieniu naczynia odÅ‚Ä…czyć próżniÄ™, zdjąć lejek i zlać zawartość do osobnego naczynia. 2. Do przenoszenia osadu w miarÄ™ możliwoÅ›ci wykorzystuje siÄ™ roztwór macierzysty, a nie czysty rozpuszczalnik. Jeżeli osadu jest bardzo dużo, a cieczy maÅ‚o, można go przenieść na sÄ…czek za pomocÄ… Å‚yżki lub dodać zimnego rozpuszczalnika aż do zawieszenia w nim osadu. Przeniesienie caÅ‚oÅ›ci osadu (zawieszonego w roztworze macierzystym, zawracanego w razie koniecznoÅ›ci z kolby ssawkowej) do lejka oraz odsÄ…czenie roztworu macierzystego za pomocÄ… próżni. 3. OdciÅ›niÄ™cie delikatnie pÅ‚askim korkiem osadu (nadal pod próżniÄ…) tak aby osad byÅ‚ równomiernie rozÅ‚ożony na dnie lejka i nie wystÄ™powaÅ‚y szczeliny w osadzie, a nastÄ™pnie coraz mocniej odciska siÄ™ osad by byÅ‚ możliwie wolny od roztworu macierzystego jeżeli osad mocno przykleja siÄ™ do korka należy za pomocÄ… pipetki z roztworem macierzystym spÅ‚ukać korek i odciskać osad ponownie, ale stosujÄ…c już mniejszÄ… siÅ‚Ä™ nacisku. ZakÅ‚ad Chemii Organicznej, WrocÅ‚aw 2011: RM, AKL, MS, ED, MP, MC, MK ... 4 4. OdÅ‚Ä…czyć wąż gumowy od kolbki ssawkowej to jest jedyny prawidÅ‚owy sposób odÅ‚Ä…czenia próżni, gdyż jeżeli zostanie zakrÄ™conÄ… woda w pompce to podciÅ›nienie zassie resztki wody do kolbki ssawkowej. 5. PRZEMYWANIE: Nalanie na osad czystego rozpuszczalnika lub roztworu, którym ma zostać on przemyty, w iloÅ›ci takiej aby caÅ‚y osad zostaÅ‚ w nim zawieszony (starać siÄ™ unikać nadmiaru!), nastÄ™pnie ostrożne (by nie przerwać bibuÅ‚y) zamieszanie osadu za pomocÄ… szpatuÅ‚ki i ewentualne roztarcie grudek (o Å›cianki lejka, nie o dno!) i dopiero teraz ponownie podÅ‚Ä…cza siÄ™ próżnie, podÅ‚Ä…czajÄ…c wąż prowadzÄ…cy do pompki próżniowej. 6. Powtórzenie operacji z punktów 3, 4 i 5 wymaganÄ… ilość razy z użyciem wÅ‚aÅ›ciwych roztworów/rozpuszczalników. Najczęściej wystarcza 2-3 krotne przemycie osadu by usunąć wiÄ™kszość zanieczyszczeÅ„. 7. W przesÄ…czu mogÄ… pojawić siÄ™ krysztaÅ‚u: przez pory sÄ…czka dostaÅ‚ siÄ™ do niego osad z lejka lub zaczęły siÄ™ wytrÄ…cać kolejne porcje produktu (zwÅ‚aszcza gdy sÄ…czymy lotny rozpuszczalnik wtedy pod wpÅ‚ywem podciÅ›nienia nastÄ™puje jego odparowywanie co dodatkowo schÅ‚adza roztwór). Należy je odfiltrować, co jest wskazane, by podnieść wydajność sÄ…czenia. O ile osad nie ma barwy i budowy zbliżonej do tego, który wÅ‚aÅ›nie siÄ™ odfiltrowaÅ‚o, zaleca siÄ™ jego odsÄ…czenie i przemywanie w oddzielnym lejku. Dopiero po upewnieniu siÄ™, że jest to ta sama substancja (np. przez pomiar temperatury topnienia) można osady poÅ‚Ä…czyć. BibuÅ‚a filtracyjna może także posÅ‚użyć do wchÅ‚oniÄ™cia nadmiaru rozpuszczalników/wody zawartych w osadzie, co pozwala przyspieszyć suszenie. W tym celu osad umieszcza siÄ™ na bibule, skÅ‚ada siÄ™ jÄ… kilkukrotnie, umieszcza na czystym stole i mocno odciska pÅ‚askÄ… powierzchniÄ… dÅ‚oni. W razie koniecznoÅ›ci osad przenosi siÄ™ na nowy kawaÅ‚ek bibuÅ‚y i powtarza operacjÄ™. WstÄ™pnie wysuszony osad pozostawiamy do ostatecznego wysuszenia na powietrzu.. Tak uzyskany podsuszony osad (który nie jest caÅ‚kowicie suchy) możemy użyć np. do oszacowania temperatury topnienia pochodnej krystalicznej pomiar ten może być tylko przybliżony i należy go powtórzyć, gdy osad wyschnie caÅ‚kowicie, ale powala on stwierdzić czy zaszÅ‚a reakcja. SÄ…czenie prze sÄ…czek karbowany. Zastosowanie sÄ…czka karbowanego ma na celu możliwie szybkÄ… filtracje roztworu/rozpuszczalnika od osadu, który nie stanowi produktu syntezy (np. od staÅ‚ego Å›rodka suszÄ…cego). SÄ…czek taki ma duża powierzchniÄ™ filtrowania (tylko niewielki fragment ma styczność z lejkiem) i jest na tyle sztywny, że możliwe jest przemycie na nim osadu. W przeciwieÅ„stwie do sÄ…czenia pod zmniejszonym ciÅ›nieniem, nie zaleca siÄ™ mechanicznego rozdrabniania osadu. Powinno siÄ™ delikatnie wzburzyć osad strumieniem rozpuszczalnika z pipetki pasteurowskiej (lub tryskawki). Należy także spÅ‚ukać bibuÅ‚Ä™ sÄ…czka przed podanie z pipetki/tryskawki czystego rozpuszczalnika na górnÄ… krawÄ™dz sÄ…czka, ALE należy uważać, by nie zmywać zresublimowanej pary wodnej (lodu), która kondensuje na górnej krawÄ™dzi sÄ…czka należy wiÄ™c zmywać powierzchniÄ™ sÄ…czka od razu po przefiltrowaniu roztworu. Należy jednak uważać aby strumieÅ„ sÄ…czonego roztwory kierowany byÅ‚ do Å›rodka sÄ…czka (najlepiej po skoÅ›nie ustawionej bagietce ustawionej) a nie pomiÄ™dzy lejek i sÄ…czek. Sposób skÅ‚adania sÄ…czka karbowanego przedstawiono poniżej (Rys. 3.). PrawidÅ‚owo zÅ‚ożony sÄ…czek powinien ZakÅ‚ad Chemii Organicznej, WrocÅ‚aw 2011: RM, AKL, MS, ED, MP, MC, MK ... 5 samodzielnie utrzymywać ksztaÅ‚t zbliżony do stożka. Zaleca siÄ™ nie zaciskać mocno papieru przy każdym zgiÄ™ciu i starać siÄ™ zaginać niedokÅ‚adnie na Å›rodku sÄ…czka zginany papier traci na spójnoÅ›ci, co może doprowadzić do jego pÄ™kniÄ™cia podczas filtracji (zwÅ‚aszcza wodnych roztworów). Rys. 3. SkÅ‚adanie sÄ…czka karbowanego opis z tekÅ›cie. Opis skÅ‚adania sÄ…czka: 1. Krążek sÄ…czka skÅ‚ada siÄ™ na pół uzyskujÄ…c półkole a nastÄ™pnie (bez rozkÅ‚adania) na ćwiartkÄ™ (dwa zagiÄ™cia). 2. NastÄ™pnie RAZ otwiera siÄ™ zÅ‚ożony sÄ…czek. Dwie ćwiartki skÅ‚adajÄ… siÄ™ ku sobie, a kierunek zgiÄ™cie staje siÄ™ WYRÓŻNIONYM. 3. KażdÄ… z ćwiartek skÅ‚ada siÄ™ raz w WYRÓŻNIONYM kierunku po rozÅ‚ożeniu uzyskuje siÄ™ obraz taki jak na części A, a gdy poszczególne Å›ciany sÄ… ustawione pod kÄ…tem 90° uzyskuje siÄ™ prawie stożek o podstawie kwadratu. 4. KażdÄ… ze Å›cian skÅ‚ada siÄ™ raz w WYRÓŻNIONYM kierunku, uzyskujÄ…c po rozÅ‚ożeniu obraz jak na części B (mamy teraz osiem Å›cianek ). 5. KażdÄ… ze Å›cianek skÅ‚ada siÄ™ raz PRZECIWNIE DO WYRÓŻNIONEGO kierunku, generujÄ…c harmonijkÄ™, a po rozÅ‚ożeniu wachlarz jak na części C. 6. Po otwarciu wachlarza zyskujemy sÄ…czek karbowany (taki jak na części D), ale nie ma on maksymalnie rozwiniÄ™tej powierzchni sÄ…czenia. ProszÄ™ zwrócić na zaznaczone czerwonym owalem równolegÅ‚e Å›cianki bÄ™dÄ… one Å›ciÅ›le przylegać do Å›cianki lejka (wiÄ™c filtracja przez nie nie bÄ™dzie efektywna). Aby zmaksymalizować powierzchniÄ™ należy: a) wywinąć sÄ…czek na lewÄ… stronÄ™; b) równolegÅ‚e Å›cianki zÅ‚Ä…czyć ze sobÄ… i przytrzymać kciukiem i palcem wskazujÄ…cym; c) z pozostaÅ‚ych części delikatnie zagniatajÄ…c po zgiÄ™ciach ukÅ‚adajÄ…cych siÄ™ w naturalny sposób uformować podwójne harmonijki ; d) puÅ›cić równolegle Å›cianki sÄ…czek karbowany powinien spontanicznie uformować stożek o podstawie gwiazdy (choć czasem trzeba mu w tym delikatnie pomóc). Gdy sÄ…czony ma być roztwór wodny lub organiczny (w przypadku rozpuszczalników o wyższej temperaturze wrzenia) sÄ…czek powinien wystawać poza krawÄ™dz lejka pozwala to uniknąć problemu z nalaniem roztworu pomiÄ™dzy Å›ciankÄ™ lejka a sÄ…czek. ZakÅ‚ad Chemii Organicznej, WrocÅ‚aw 2011: RM, AKL, MS, ED, MP, MC, MK ... 6 Natomiast gdy sÄ…czony ma być roztwór w lotnym rozpuszczalniku (np. eter dietylowy, heksan, chlorek metylenu) zalecane jest schowanie sÄ…czka w lejku (tak by okoÅ‚o 10mm widocznej górnej krawÄ™dzi lejka; takie przymierzenie i przyciÄ™cie najlepiej jest to zrobić gdy sÄ…czek jest w postaci podwójnej harmonijki ). NastÄ™pnie po nalaniu porcji rozpuszczalnika (oczywiÅ›cie DO ÅšRODKA sÄ…czka) można przykryć sÄ…czek szkieÅ‚kiem zegarkowym lub szalkÄ… Petriego - ogranicza to parowanie rozpuszczalnika i zmniejsza ilość kondensujÄ…cej pary wodnej na bibule może być to wskazane gdy. Destylacja prosta: woda woda Rys.4. Schemat aparatury (tylko części szklane) do destylacji prostej (pokazano także sposób w jaki ma przepÅ‚ywać przez chÅ‚odnice woda oraz kamyczki wrzenne). Należy dobrać kolbkÄ™ destylacyjno do iloÅ›ci cieczy, tak aby kolbka byÅ‚a napeÅ‚niona w przedziale 30-70% nominalnej objÄ™toÅ›ci. Aparatura MUSI mieć kontakt z atmosferÄ… czyli możliwe musi być wyrównanie ciÅ›nienia wewnÄ…trz jej z otoczeniem. Gdyby ogrzewana byÅ‚a ciecz w zamkniÄ™tej aparaturze, to wzrost ciÅ›nienia spowodować może jej rozerwanie! Gdy chcemy zabezpieczyć zawartość aparatury przed dostÄ™pem wilgoci stosuje siÄ™ nasadki z bezwodnym chlorkiem wapnia (montowane za pomocÄ… węża gumowego z króćcem przy odbieralniku). W kolbce należy umieÅ›cić kamyczki wrzenne (w odpowiedniej do skali destylacji iloÅ›ci: dla maÅ‚ej wystarczy jeden drobny; dla dużej trzeba użyć kilku) lub rdzeÅ„ magnetyczny (używany wraz mieszadÅ‚em magnetycznym oraz koszem grzejnym w niemetalowej obudowie) zapobiegajÄ… one przegrzewaniu siÄ™ cieczy i gwaÅ‚townemu wyrzuceniu zawartoÅ›ci kolby. KolbÄ™ należy ogrzewać równomiernie najlepiej przez zastosowanie tzw. poduszki powietrznej: centralnie umieszczony kosz grzejny jest odsuniÄ™ty od kolby na odlegÅ‚ość okoÅ‚o 5-15 mm. NIE ZakÅ‚ad Chemii Organicznej, WrocÅ‚aw 2011: RM, AKL, MS, ED, MP, MC, MK ... 7 wolno pozwolić aby kosz przysunÄ…Å‚ siÄ™/dotknÄ…Å‚ Å›cianki kolby te miejsce bÄ™dzie znacznie intensywniej ogrzewane, co może spowodować rozkÅ‚ad zawartoÅ›ci kolby (mogÄ… siÄ™ pojawić lotne pozostaÅ‚oÅ›ci, które zanieczyszczÄ… destylat lub pozostać w kolbie, z której planujemy uzyskać nielotny produkt). Destylacje koÅ„czy siÄ™ gdy kamyczki wrzenne lub rdzeÅ„ magnetyczny wynurzÄ… siÄ™ z cieczy (ok. 5 mm sÅ‚upa cieczy) odddestylowanie do sucha może siÄ™ skoÅ„czyć wybuchem pozostaÅ‚oÅ›ci (etery), przypaleniem pozostaÅ‚oÅ›ci lub pÄ™kniÄ™ciem kolby (a także dodatkowo pożarem). Gdy destylowane sÄ… ciecze o wysokiej temperaturze wrzenia, należy zaizolować za pomocÄ… folii aluminiowej zarówno kolbkÄ™ ja i nasadkÄ™ destylacyjnÄ… najlepszym rozwiÄ…zanie jest namiot , który bÄ™dÄ…c dodatkowo ogrzewany gorÄ…cym powietrzem z pÅ‚aszcza grzejnego ociepli z zewnÄ…trz aparaturÄ™ (ale należy pozostawić z przodu szczelinÄ™, tak aby przez niÄ… widzieć jaki poziom cieczy pozostaÅ‚ na dnie). Ustawienie termometru w nasadce destylacyjnej powinno być wÅ‚aÅ›ciwe. Gdy ilość par cieczy jest duża, termometr umieszczamy dokÅ‚adnie na wysokoÅ›ci bocznego ujÅ›cia nasadki (do chÅ‚odnicy) pary i tak ogrzejÄ… termometr do wÅ‚aÅ›ciwej temperatury. Ale gdy ilość par jest maÅ‚a (tak siÄ™ dzieje gdy ilość zwiÄ…zku jest niewielka lub ma on wysokÄ… temperaturÄ™ wrzenia) to termometr umieszcza siÄ™ odrobinÄ™ niżej gdyby umieÅ›cić go wyżej pary przeÅ›lizgnÄ… siÄ™ pod nim do ujÅ›cia ku chÅ‚odnicy a wskazana A B temperatura bÄ™dzie zaniżona (w ekstremalnych sytuacjach nadal bÄ™dzie w okolicy temperatury pokojowej!). Rysunek obok (Rys. 5) ilustruje sposoby umieszczenia termometru. Rys. 5. Umieszczenie termometru w nasadce destylacyjnej: A gdy ilość par cieczy jest duża wiÄ™kszość przypadków, B gdy ilość par cieczy jest maÅ‚a wyjÄ…tkowe sytuacje. Stosowanie chÅ‚odnicy z przepÅ‚ywem wody (chÅ‚odnica wodna) zalecane jest dla cieczy wrzÄ…cych poniżej 150 °C (temperatura umowna zależy od jakoÅ›ci szkÅ‚a). Powyżej tej temperatury stosuje siÄ™ chÅ‚odnice powietrznÄ… wypeÅ‚nionÄ… powietrzem! wiÄ™c należy zdjąć wąż doprowadzajÄ…cy wodÄ™ z kranu i opróżnić chÅ‚odnicÄ™ z wody. Powód takiego postÄ™powania wynika z tego, że duża różnica temperatur pomiÄ™dzy parami cieczy, a pÅ‚ynÄ…cÄ… wodÄ… (wynosi ona okoÅ‚o 20 °C, a zimie jeszcze mniej) powoduje nierównomierne naprężenie w szkle co może spowodować jego pÄ™kniecie. Dla cieczy o temperaturze wrzenia okoÅ‚o 150 °C zaleca siÄ™ stosowanie chÅ‚odnicy wypeÅ‚nionej wodÄ…, ale bez przepÅ‚ywu. Jako odbieralnik należy stosować naczynie umieszczone zaraz pod rurkÄ… bÄ™dÄ…cÄ… przedÅ‚użeniem chÅ‚odnicy gdy jest to możliwe Å‚Ä…czy siÄ™ go szlifem ale sposób umieszczenia odbieralnika powinien umożliwiać Å‚atwÄ… jego zmianÄ™. Gdy jako odbieralnik stosuje siÄ™ cylinder miarowy (zalecane gdy chcemy oznaczyć ilość otrzymanego produktu) to należy go umieÅ›cić w zlewce (tak, aby przy przypadkowym przewróceniu ciecz siÄ™ nie wylaÅ‚a) i caÅ‚ość ustawić na podnoÅ›niku. Krystalizacja. Przy krystalizacji należy dobrać stosowana technikÄ™ do iloÅ›ci oczyszczanego zwiÄ…zku. Warto wczeÅ›niej ZakÅ‚ad Chemii Organicznej, WrocÅ‚aw 2011: RM, AKL, MS, ED, MP, MC, MK ... 8 przygotować poszczególne elementy zestawu do krystalizacji ale także do sÄ…czenia (zwÅ‚aszcza na gorÄ…co rozgrzanie pÅ‚aszcza trochÄ™ trwa). Jeżeli ilość osady wynosi powyżej 1g należy stosować techniki standardowe , kolejno: a) RozpuÅ›cić w minimalnej iloÅ›ci wrzÄ…cego rozpuszczalnika zwiÄ…zek osiÄ…ga siÄ™ to dodajÄ…c stopniowo rozpuszczalnika do delikatnie ogrzewanej kolby/zlewki/probówki (dobór szkÅ‚a zależy zarówno od toksycznoÅ›ci stosowanego rozpuszczalnika jak i iloÅ›ci zwiÄ…zku) ze zwiÄ…zkiem i za każdym razem doprowadzić mieszaninÄ™ do delikatnego wrzenia i odczekać kilka minut (niektóre zwiÄ…zki rozpuszczajÄ… siÄ™ bardzo wolno). Naczynie w którym prowadzi siÄ™ krystalizacjÄ™ należy umieÅ›cić w Å‚apie (a w przypadku zlewki trzymać przez izolacjÄ™, np. szmatÄ™) w sposób gwarantujÄ…cy manipulowanie gorÄ…cym roztworem na nastÄ™pnych etapach oczyszczania. W przypadku niewodnych roztworów zawsze stosuje siÄ™ kolbÄ™ podÅ‚Ä…czonÄ… do chÅ‚odnicy i to przez niÄ… wlewa siÄ™ kolejne porcje rozpuszczalnika. Gdy caÅ‚y osad siÄ™ rozpuÅ›ciÅ‚, lub po dodaniu kolejnej porcji rozpuszczalnika nie obserwuje siÄ™ dalszego zmniejszenia siÄ™ iloÅ›ci widocznego osadu, należy przejść do nastÄ™pnych czynnoÅ›ci. b) Gdy jest to konieczne (zabarwienie roztworu) lub wymagane w przepisie syntezy dodaje siÄ™ wÄ™gla aktywnego: w tym celu należy lekko schÅ‚odzić roztwór (dla wody do okoÅ‚o 70 °C) i dodać niewielka ilość wÄ™gla aktywnego po czym ponownie zagotować (bardzo krótko!) i niezwÅ‚ocznie przystÄ…pić do nastÄ™pnej czynnoÅ›ci. c) GorÄ…cy roztwór przesÄ…czyć przez lejek karbowany umieszczony w lejku, który znajduje siÄ™ w pÅ‚aszczu z wodÄ… o temperaturze odpowiedniej dla używanego rozpuszczalnika (nie wyższe niż jego temperatura wrzenia). Roztwór należy wylewać po skoÅ›nie ustawionej bagietce trzymajÄ…c w drugiej rÄ™ce Å‚apÄ™ umocowanÄ… do kolby z gorÄ…cym roztworem należy przechylać (nie przekrÄ™cać!) Å‚apÄ™ tak, aby wylewać roztwór po stronie szlifu, który nie ma bezpoÅ›redniego kontaktu z Å‚apÄ…. Wysoka temperatura może spowodować znaczne odparowanie roztworu i wytrÄ…cenie siÄ™ krystalizowanego zwiÄ…zku na sÄ…czku (roztwór powinien być nasycony) co może spowodować utrudnienia/spowolnienie filtracji. Jeżeli filtracja bÄ™dzie na tyle powolna, że przed nalaniem kolejnej porcji roztworu schÅ‚odzi siÄ™ on, należy go ponownie ogrzać. W tym celu zaleca siÄ™ ustawienie pÅ‚aszcza grzejnego (z temperaturÄ… wyregulowanÄ… tak jak podczas pierwotnego ogrzewania) pod tym samym wyciÄ…giem i umieszczenie w nim na kolby z przesÄ…czanym roztworem do ogrzania, ale nie do wrzenia!, lub zmontować ponownie zestaw do ogrzewania z chÅ‚odnicÄ… zwrotnÄ… (po oczyszczeniu szlifów). d) Po przeniesieniu caÅ‚oÅ›ci roztworu zaleca siÄ™ ogrzanie, w tym samym naczyniu w którym prowadzona byÅ‚a krystalizacja (bez chÅ‚odnicy), niewielkiej iloÅ›ci stosowanego rozpuszczalnika i spÅ‚ukanie nim zarówno Å›cianek naczynia (gdzie mógÅ‚ pozostać osad) a nastÄ™pnie sÄ…czka (gdzie na pewno pozostaÅ‚ jakiÅ› osad). Pozwala to odzyskać jeszcze cześć krystalizowanego zwiÄ…zku. Takie przemywanie powinno siÄ™ odbyć co najmniej dwukrotnie. e) Z przesÄ…czu, znajdujÄ…cego siÄ™ w odbieralniku, po ochÅ‚odzeniu (czasem w lodówce w zamkniÄ™tym naczyniu, a czasem dopiero po ochÅ‚odzeniu i pocieraniu szklanÄ… bagietkÄ… Å›cianek naczynia) wytrÄ…cić powinien siÄ™ osad, który należy przesÄ…czyć i przemyć zgodnie procedurÄ… opisanÄ… kilka stron wczeÅ›niej. ZakÅ‚ad Chemii Organicznej, WrocÅ‚aw 2011: RM, AKL, MS, ED, MP, MC, MK ... 9 Chromatografia. Typowymi bÅ‚Ä™dami popeÅ‚nianymi prze studentów jest używanie mokrego szkÅ‚a (zwÅ‚aszcza zlewek wykorzystywanych jako komory chromatograficzne) oraz pisanie po bibule lub pÅ‚ytkach chromatograficznych materiaÅ‚ami piÅ›mienniczymi innymi niż ołówki. Do zaznaczenia na bibule lub pÅ‚ytce miejsc naniesienia substancji należy używać tylko miÄ™kkiego ołówka i stosować minimalnÄ… siÅ‚Ä™ nacisku. Aby mieć pewność, że nie niszczymy zanadto powierzchni na której naniesione majÄ… zostać plamki zaleca siÄ™ obrysowanie tego miejsca nawiasami i staranie siÄ™ wprowadzić minimalnej wielkoÅ›ci plamkÄ™ pomiÄ™dzy nie. Powinno to wyglÄ…dać mniej wiÄ™cej tak: (" ) (szarym kolorem zaznaczono Å›lad ołówka, czarnÄ… kropkÄ… naniesiony roztwór). Kolejnym bÅ‚Ä™dem jest niewÅ‚aÅ›ciwe dobranie wielkoÅ›ci naczynia (zlewki) do wielkoÅ›ci pytki Powoduje to czÄ™sto że pÅ‚ytka umieszczona jest albo zbyt pÅ‚asko (za duża zlewka: naÅ‚ożone plamki mogÄ… siÄ™ wtedy rozmyć) albo zwilżona bibuÅ‚a, wÅ‚ożona do zlewki w celu zapewnienia równomiernego nasycenia parami rozpuszczalnika, dotyka krawÄ™dzi pÅ‚ytki (co skutkuje skrÄ™caniem chromatogramu w jednÄ… stronÄ™). Przy chromatografii bibuÅ‚owej istotne jest: by centralny krążek byÅ‚ dość maÅ‚y (2 cm Å›rednicy), wÅ‚ożona centralnie watka (knot) byÅ‚ skrócony do wÅ‚aÅ›ciwej dÅ‚ugoÅ›ci i obciÄ™ty niemal do zera po drugiej stronie bibuÅ‚y; szalki Petriego dopasowane (aby zapobiec niekontrolowanemu zsuniÄ™ciu siÄ™ wilgotnej bibuÅ‚y do roztworu eluentu). Chromatografia ma być metoda powtarzalnÄ…, wiÄ™c poszczególne plamki należy nanosić w taki sam sposób. Zalecane jest używanie kapilar, które majÄ… być napeÅ‚nione minimalnÄ… iloÅ›ciÄ… cieczy stosowane roztwory majÄ… takie stężenia, które pozwalajÄ… wykryć substancjÄ™ nawet z bardo maÅ‚ych iloÅ›ci roztworu! ZakÅ‚ad Chemii Organicznej, WrocÅ‚aw 2011: RM, AKL, MS, ED, MP, MC, MK ... 10