Фракционная перегонка при пониженном давлении

Вещества, кипящие при высоких температурах и подвергающиеся при этом разложению, перегоняют при уменьшенном давлении. В соответствии с уравнением Менделеева-Клаузиуса-Клапейрона существует зависимость температуры кипения жидкости от внешнего давления. Следовательно, понижая давление в перегонной установке, тем самым снижают температуру кипения данной жидкости. Для приблизительной оценки температуры кипения жидкости при определенном давлении достаточно знать температуру кипения при атмосферном давлении. Это можно сделать, используя диаграмму «давление–температура» (рис. 1).

Рис. 1 Диаграмма «температура-давление»

Установка

Пониженное давление в приборах для перегонки создается вакуумными насосами. Простейшим из них является водоструйный насос, он дает разряжение 10 мм рт. ст. Для перегонки в вакууме используют только круглодонные колбы, в том числе и приемники. «Кипелки» не работают при пониженном давлении, поэтому для обеспечения равномерного кипения жидкости в этих условиях используют тонкий капилляр, погруженный в перегоняемую жидкость. Через капилляр при перегонке входят маленькие пузырьки воздуха, которые предотвращают перегрев жидкости и обеспечивают равномерность кипения. Если перегоняемое вещество может взаимодействовать с кислородом воздуха, через капилляр вводят азот или углекислый газ. Для фракционной перегонки в вакууме используют специальный алонж «паук» - насадка с тремя и более отводами для присоединения приёмников и отвода для подключения вакуума. Прибор для перегонки соединяют с насосом при помощи толстостенных резиновых шлангов, между прибором и насосом включают ртутный манометр для измерения остаточного давления. Перед началом работы необходимо проверить герметичность прибора: все стеклянные шлифы должны быть смазаны специальной вакуумной смазкой так, чтобы соединение легко прокручивалось и шлиф был прозрачным (не было внутри пузырьков воздуха и излишка смазки вне шлифа). После того как будет достигнута герметичность установки приступают к перегонке. Включают насос, перекрывают кран сообщения с воздухом и осторожно включают манометр. Лишь после достижения постоянства разряжения в приборе начинают подогрев перегонной колбы. Скорость перегонки должна быть небольшой (не более 1 капли в секунду), иначе возможен переброс жидкости. В течении перегонки определенной фракции поддерживают постоянную температуру бани. Результаты записывают, отмечая температурный интервал и остаточное давление, например т. кип. 80-81 °С (4 мм рт. ст.). По окончании перегонки прекращают нагревание и дают колбе охладиться, и лишь затем постепенно соединяют с атмосферой. После сообщения с атмосферой вытаскивают капилляр и термометр, снимают приемники и выключают насос. Все шлифы, которые были смазаны вакуумной смазкой, необходимо вымыть от смазки ватой, смоченной неполярным растворителем, прежде, чем начинать мыть посуду водой.

Контрольные вопросы:

1. Для перегонки каких веществ нельзя использовать вакуумную перегонку?

2. Почему нельзя использовать «кипелки» для вакуумной перегонки?

3. Какую роль выполняет капилляр, принцип его действия?

4. Почему нельзя использовать в качестве приемником плоскодонные колбы?

5. Какие существуют приемы для перегонки микроколичеств жидкости?

6. Основные правила работы с вакуумом.

Лабораторная работа №3.