Рис. 45 Установка для перегонки с водяным паром

Перегонку с водяным паром лучше всего вести непосредственно из той колбы, в которой проводилась реакция, для того чтобы исключить потери при перенесении, поэтому для проведения реакции выбирают круглодонную колбу с длинным горлом (рис.45). Водяной пар получают в металлическом или стеклянном паровике, большего объема, чем реакционная колба, снабженном отводной трубкой. Паровик соединяют с помощью резиновой трубки с пароподающей трубкой, доходящей почти до дна колбы, в которой находится перегоняемое вещество. Перегоняемые пары через пароотводную трубку поступают в холодильник, где конденсируются и стекают в приемник. Паровик снабжен длинной стеклянной трубкой, доходящей почти до дна; эта трубка служит в качестве предохранительного клапана.

Паровик нагревают на плитке. Сначала пар конденсируется, а затем, когда давление пара смеси достигает величины, равной внешнему давлению, начинается кипение. Образующиеся пары конденсируются в холодильнике и поступают в приемник. Вследствие тепловых потерь объем жидкости в колбе с реакционной массой постепенно увеличивается. Чтобы избежать этого, горло данной колбы следует изолировать, и вести одновременное нагревание обеих колб (колба с реакционной массой и паровик) на плитке. Часто во время перегонки твердых веществ они затвердевают в холодильнике. В таком случае следует прекратить подачу в холодильник охлаждающей воды.

Перегонку с водяным паром можно осуществлять как при атмосферном давлении, так и в вакууме. В этом случае воду наливают непосредственно в перегонную колбу, которая будет одновременно служить и парообразователем.

При перегонке с водяным паром иногда образуются устойчивые эмульсии. В этом случае продукт можно выделить высаливанием (насыщением раствора какой-либо неорганической солью) или экстрагированием органическим растворителем.

О конце перегонки с водяным паром веществ, нерастворимых в воде, судят по отгону чистой воды, не содержащей маслообразных или твердых примесей.

4.2.4 Фракционная перегонка. Ректификация.

Под термином фракционная перегонка следует понимать последовательное многократное повторение процесса испарения и конденсации.

Ректификация - непрерывное многократное повторение процесса испарения и конденсации.

Фракционная перегонка служит для разделения однородной смеси жидкостей, кипящих при различной температуре и не образующих друг с другом постоянно кипящих смесей. В основе всякой дробной перегонки лежит закон фазового равновесия в системе жидкость—пар, открытый Д. П. Коноваловым: «пар обогащен тем компонентом, прибавление которого к жидкости понижает ее температуру кипения» (т.е. более легкокипящим) и служит для более совершенного разделения смеси, особенно в случае малой разницы температур кипения ее компонентов.

Вследствие того, что поверхность соприкосновения пара и жидкости в колонне велика, облегчается теплообмен и улучшается разделение фаз (пара и жидкость). Благодаря этому жидкая фаза, возвращаясь в перегонную колбу, обогащается менее летучим компонентом, а газовая фаза, поступающая вверх, обогащается более летучим компонентом.

Из диаграммы фазового равновесия видно что, паровая фаза при любой температуре кипения содержит большее количество низкокипящего компонента, чем жидкая фаза; при этом каждой температуре кипения соответствуют строго определенные составы жидкости и пара. Таким образом, пар, образующийся из кипящей бинарной смеси, всегда содержит оба компонента, но обогащен более летучим из них (состав M1). При полной конденсации такого пара по-

лучается жидкость с тем же составом, что и пар. При вторичной перегонке этой жидкости образуется пар (состав M2), еще более обогащенный легкокипящим компонентом. Следовательно, в результате многократного повторения условий фазового равновесия (перегонки) для каждой первой фракции можно в конечном счете получить в первой фракции от последней перегонки низкокипящей компонент сме-

си, не содержащий другого компонента. Соответственно, последняя фракция будет состоять из чистого высококипящего компонента первоначальной смеси. В этом по существу и заключается принцип разделения дробной перегонки.

В качестве простых перегонных колон в лаборатории используют различного типа дефлегматоры (рис.46), эффективность которых тем выше, чем больше площадь их поверхности.

Действие дефлегматоров состоит в том, что в них при неполном охлаждении пара кипящего раствора происходит частичная конденсация пара более высококипящей жидкости. Образовавшийся промежуточный конденсат называют флегмой. Флегма стекает обратно в реакционную колбу, а пар обогащается компонентом с более низкой температурой кипения и попадает в холодильник, где подвергается уже полной конденсации. Дефлегматоры способствуют выделению порции конденсата с узким интервалом температуры кипения порядка 1-2ºС.

В случае фракционной перегонки смесь разгоняют в приборе (рис. 47), состоящем из перегонной колбы с дефлегматором, термометра, холодильника, аллонжа и приемника. После того как прибор собран и установлен, загружают рабочую смесь.

Рис. 47. Установка для фракционной перегонки жидких веществ.

Дистиллят должен поступать в приемник со скоростью 30–40 капель в минуту. При достижении верхнего предела температурного интервала первой фракции меняют приемник. Не прекращая нагревания, продолжают собирать следующую фракцию во второй приемник. Затем приемник меняют на третий. Перегонку прекращают, когда в перегонной колбе остается 2–3 мл жидкости.

Для лучшего разделения смеси веществ проводят вторичную разгонку. В перегонную колбу помещают первую фракцию и перегоняют ее в прежних температурных пределах. Когда температура отходящих паров достигнет верхней границы первого температурного интервала, перегонку прекращают, и прибор охлаждают. В перегонную колбу до-