4. Возгонка

Возгонка (сублимация) – это процесс перехода кристаллического вещества в парообразное, минуя жидкую стадию. Сублимация подчиняется общим законам испарения. Обратный процесс – переход из газообразного в твердое, минуя жидкое, называется десублимация. Эти процессы протекают в природе. Например, десублимация водяного пара в атмосфере, сублимация льда, образование и изменение ядер комет. Не все вещества способны возгоняться, так как небольшое их перегревание может привести к быстрому термическому разложению. Поэтому сублимация не может служить универсальным методом очистки веществ. Этим способом хорошо очищать соединения, летучесть которых отличается от летучести загрязняющих агентов. Возгонка дает хороший результат пи очистке хинонов, многоядерных углеводородов, органических кислот (бензойная, салициловая и др.).

Возгонку можно проводить в фарфоровой чашке, покрытой конической воронкой (рис.2.6.(б)).

Рис.2.6. Возгонка вещества на часовых стеклах (а) и в фарфоровой чашке с воронкой (б): 1-фильтр с отверстиями; 2- воронка с ватным тампоном;

3- фарфоровая чашка; 4-часовые стекла

В фарфоровую чашку помещают возгоняемое вещество и накрывают её конической воронкой, которую закрепляют в лапке штатива. Чтобы кристаллы, образующиеся на воронке, не падали в возгоняемое вещество, между фарфоровой чашкой и воронкой прокладывают бумажный фильтр с вырезанными отверстиями. Чашку медленно и осторожно нагревают на пламенем горелки таким образом, чтоб пламя не касалось дна чашки. Воронку охлаждают фильтровальной бумагой или тканью, смоченной холодной водой. Налет на чашке появляется через 15-20 минут. По окончании возгонки и охлаждения прибор разбирают.

При сублимации небольших количеств веществ можно пользоваться часовыми стеклами (рис.2.6.(а)).

Необходимо помнить, что возгоняемые препараты необходимо тонко измельчить, так как сублимация происходит только с поверхности вещества. При более высоких температурах скорость возгонки возрастает, но образующие мелкие кристаллы содержат значительные примеси других веществ.

5. Экстракция

Экстракция - это способ разделение твердых или жидких смесей, основанный на различной растворимости компонентов смеси в различных растворителях.

Экстракция жидкостей. Чаще всего вещество извлекают из водного раствора при помощи различных органических растворителей, например бензола, диэтилового, петролейного эфиров, хлороформа, этилацетат, дихлорэтана. Используемый для экстракции растворитель должен отвечать следующим требованиям:

- не смешиваться с водной фазой;

- намного лучше растворять экстрагируемое вещество, чем растворитель, из которого оно извлекается;

- легко отделяться при получении вещества;

- иметь невысокую температуру кипения;

- химически не взаимодействовать с компонентами смеси, из которой ведут экстракцию.

При подборе растворителя необходимо учесть, что его плотность должна отличаться от плотности экстрагируемого вещества.

Если извлекаемое вещество хорошо растворяется в воде, можно принять метод высаливания, при котором к раствору добавляются твердые соли (хлорид и сульфат натрия, сульфат аммония и др.) При этом меняется плотность раствора, уменьшается растворимость вещества, и экстракция облегчается.

Иногда при экстракции из водных растворов получаются стойкие эмульсии. Для их разрушения раствор насыщают неорганической солью и оставляют на некоторое время для расслаивания.

Большинство экстракций выполняют в делительной воронке (рис.2.7.).

Водный раствор смешивают в делительной воронке с растворителем (1/5-1/3 общего объёма раствора). Делительная воронка должна быть заполнена не более чем на 2/3. Воронку закрывают пробкой и осторожно взбалтывают её содержимое, поддерживая кран и пробку. Затем её краном переворачивают вверх (рис.2.7. (б)) и, осторожно открывая кран, выпускают образовавшиеся пары растворителя, после чего продолжают встряхивать. При этом необходимо помнить, что длительное или интенсивное встряхивание может привести к образованию стойкой эмульсии, которую будет трудно разрушить. После этой процедуры воронку закрепляют в штативе и оставляют на некоторое время до образования четкой границы между двумя растворителями. Нижний слой сливают через кран, а верхний - через верхнее отверстие делительной воронки. Оба слоя следует сохранить до окончания работы. В тех случаях, когда надо уточнить, какой слой является водным, от каждой фазы отбирают по несколько капель и добавляют в пробирку с водой. Для полноты извлечения веществ экстракцию часто проводят несколько раз. Порции экстрагента объединяют, сушат проходящим осушителем, а затем отгоняют растворитель.

Экстракция твердых веществ. Когда необходимо извлечь органическое вещество из твёрдой смеси, содержащей другие вещества, которые нерастворимы ни в органических растворителях, ни в воде, то предварительно измельченную смесь нагревают с соответствующим растворителем в колбе с обратным холодильником и фильтрует через воронку для горячего фильтрования. Для более полной экстракции твердых веществ часто используют метод непрерывной экстракции в экстракторе Сокслета (рис.2.8.).

Рис.2.7. Экстрагирование жидкостей в делительной воронке:

а - распределение веществ между двумя несмешивающимися растворителями:

1-верхнее отверстие с пробкой; 2-растворитель; 3- экстрагируемое вещество в другом растворителе; 4-кран;

б - положение делительной воронки при стравливании избыточного давления

Рис.2.8. Прибор Сокслета для экстрагирования твердых веществ:

1-экстрагируемое вещество; 2- пористая гильза;

3- трубка сифона; 4- растворитель