ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нагревание из "Практикум по органической химии Издание 3" Нужно следить за тем, чтобы прибор всегда имел свободное сообщение с атмосферой, во избежание повышения в нем давления в результате нагревания или выделения газов. Для защиты, в случае надобности, реагирующих веществ от действия влаги воздуха сообщение прибора с атмосферой осуществляют через трубку, наполненную хлористым кальцием. Так как под действием влаги хлористый кальций расплывается и может закупорить трубку, то перед работой нужно убедиться, что воздух свободно проходит через хлоркальциевую трубку. Еслн во время работы будет замечено, что хлористый кальций начал расплываться, то хлоркальциевую трубку нужно заменить свежей. [c.10] Сд— концентрация вещества В к — константа скорости, зависящая от природы реагирующих веществ и от температуры. [c.10] Приведенное уравнение показывает, что скорость бимолекулярных реакций при постоянной температуре пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. [c.10] Реакции между органическими веществами (даже при высоких концентрациях) протекают при комнатной температуре обычно весьма медленно. Чтобы увеличить скорость таких реакций, повышают температуру, проводя реакции при нагревании. Скорость большинства химических реакций возрастает примерно в два раза при повышении температуры на 10°. Поэтому, например, реакция, протекающая при комнатной температуре 10 час., закончится при 100° в течение 2—3 мин. [c.11] Повышение скорости химических реакций при нагревании обусловлено а) увеличением числа столкновений реагирующих молекул (в единицу времени) и б) увеличением числа активных молекул. [c.11] Вычисления, основанные на кинетической теории, показывают, что не все столкновения молекул друг с другом приводят к их химическому взаимодействию столкновения, сопровождающиеся химической реакцией, составляют лишь небольшой процент от общего числа столкновений молекул. В настоящее время считают, что к химическому превращению способны только те молекулы, которые обладают повышенным по сравнению с прочими запасом энергии (энергия активации). Такие молекулы называются активными. [c.11] Активные молекулы образуются из нормальных путем перераспределения энергии между молекулами. При одной и той же температуре кинетическая энергия отдельных молекул, содержащихся в определенном объеме газа или раствора, не одинакова, а распределяется по закону, вытекающему из теории вероятности. Число молекул, обладающих определенным запасом кинетической энергии, будет тем меньше, че.м больше величина их кинетической энергии отличается от средней. [c.11] При повышении температуры не только увеличивается средняя кинетическая энергия молекул, но и число молекул, обладающих энергией, достаточной для того, чтобы сделать химическое превращение возможным, т. е. число активных молекул. Отсюда вытекает значение нагревания как одного из наиболее существенных факторов, определяющих скорость химических реакций. [c.11] Повышение температуры с целью ускорения реакции не всегда допустимо при повышенной температуре продукты реакции могут разлагаться, а также могут усиливаться побочные реакции. Кроме того, в случае обратимых реакций константа равновесия изменяется с температурой, что может повести к смещению равновесия в нежелательном направлении. [c.11] При проведении реакций не рекомендуется нагревать реакционный сосуд непосредственно пламенем горелки, так как стеклянная посуда при этом легко может лопнуть кроме того, вследствие местного перегрева может произойти разложение части вещества. При нагревании до температуры 100° пользуются кипящей водяной баней при нагревании до более низких температур сосуд погружают в налитую в баню воду (так, чтобы он не касался дна бани) и осторожным подогреванием поддерживают нужную температуру. Следует иметь в виду, что из-за неизбежных теплопотерь температура жидкости в реакционном сосуде будет несколько ниже температуры бани. [c.11] При нагревании до температур, превышающих 100°, с успехом можно пользоваться также воздушными банями и электрическими колбонагревателямп, снабженными реостатами для регулирования нагревания. При пользовании обычной плоской электрической плиткой колбу следует вставлять в круглое отверстие, вырезанное в куске асбестового картона, для защиты от перегревания стенок колбы, не покрытых жидкостью. Интенсивность нагревания регулируют, изменяя расстояние между дном колбы и поверхностью плитки. [c.12] Для проведения некоторых реакций требуется нагревание реагирующих веществ до температур, лежащих выше их температуры кипения. В таких случаях нагревание проводят в герметически замкнутых сосудах. При нагревании давление паров в сосуде повышается, и одновременно повышается температура кипения жидкости. Этот прием называется нагреванием поддавлением. [c.12] Если повышение давления незначительно, то нагревание можно проводить в толстостенных бутылках (например, из-под шампанского), которые могут выдерживать давление в несколько атмосфер. Бутылку с реакционной смесью плотно закупоривают резиновой пробкой и крепко привязывают последнюю бечевкой или проволокой к горлу бутылки. Нагревание ведут в водяной бане, поместив на дно ее какую-либо подставку, чтобы устранить непосредственное соприкосновение бутылки с дном бани, нагреваемым горелкой бутылку не сразу погружают в горячую воду, а ставят ее в холодную или теплую воду и лишь затем нагревают до необходимой температуры. Так как не исключена возможность, что от неравномерного нагревания и развивающегося давления бутылка может лопнуть, то при работе необходимо соблюдать большую осторожность нагревание нужно проводить в вытяжном шкафу, глаза обязательно защищать предохранительными очками, а руки — перчатками. По окончании реакции бутылку оставляют в бане до полного ее охлаждения вынимая бутылку из бани, ее немедленно обвертывают полотенцем. При работе с веществами, не действующими на металл, удобно пользоваться железными сварными колбами. [c.12] Для нагревания под давлением значительных количеств вещества пользуются авто-кланами различного устройства. [c.12] Нагревание автоклава всегда производят в масляной бане для этой цели автоклавы обычно делают с двойными стенками, между которыми заливают масло. Реагирующие вещества помещают в фарфоровый стакан, который ставят в автоклав. В автоклаве нельзя нагревать вещества, которые выделяют пары, действующие на стенки и крышку автоклава. Автоклав открывают лишь после полного охлаждения предварительно при помощи крана выпускают скопивщиеся в автоклаве газы крышку отвинчивают только после того, как давление внутри автоклава уравняется с атмосферным. Необходимо тщательно следить за исправностью имеющегося при каждом автоклаве манометра. [c.13] Вещества, вызывающие коррозию металла, нагревают в запаянных стеклянных трубках. Для этой цели употребляют трубки диаметром 20—30 мм с толщиной стенок 2—3 мм, запаянные с одного конца. Такие трубки могут выдерживать значительное давление (до 20—30 ат). Если реакция сопровождается выделением газообразных продуктов, то реагирующие вещества берут в таких количествах, чтобы образующиеся газы не создали опасного давления. Во всех случаях трубку нельзя наполнять больше, чем на половину. [c.13] Перед наполнением трубку тщательно высушивают и все вещества — как твердые (растертые предварительно в порошок), так и жидкие — вносят при помощи воронки с длинной трубкой. Воронку осторожно вынимают из трубки, наблюдая за тем, чтобы она не коснулась ее стенок и на них не осталось частичек или капель вещества. [c.13] Правильное запаивание трубок удается лишь после некоторой практики, и прежде чем приступить к запаиванию трубки с веществом, следует поупражняться в запаивании обрезков трубки соответствующего диаметра. Часто при длительном нагревании (особенно при запаивании трубок, уже бывших в употреблении) наблюдается кристаллизация стекла, так называемое расстекловывание. Во избежание этого полезно перед запаиванием смазать снаружи конец трубки раствором поваренной соли. [c.14] Запаянную трубку, чтобы не создать напряжений в стекле от быстрого и неравномерного охлаждения, некоторое время нагревают в коптящем пламени горелки, затем дают ей остыть, защищая от сквозного ветра. [c.14] Нагревание запаянных трубок производят в специальных печах, обогреваемых газом или электричеством. Трубки нагревают не непосредственно в печи, а в предохранительных толстостенных железных муфтах. Печь ставят несколько наклонно и трубку помещают в муфту капилляром вверх так, чтобы конец капилляра немного выдавался из муфты. Нужно следить, чтобы находящаяся в трубке жидкость ни в коем случае не попала в капилляр. После того как трубка вложена в печь, переднее отверстие печи закрывают заслонкой, задерживающей осколки в случае взрыва трубки. [c.14] Вернуться к основной статье