Download
1 / 152
1.63k likes | 2.11k Views
آزمایشگاه شیمی آلی 1 www.WebShimi.ir. مٶلف: طیبه پرتوی تهیه کننده: دکتر بخشعلی معصومی دانشگاه پیام نور مرکز تبریز دانشگاه آزاد اسلامي واحد فيروزآباد. آزمایشگاه شیمی آلی 1. اندازه گيري ثابتهاي فيزيكي و برخي روشهاي جداسازي، تخليص و شناسايي تركيبها. تعيين دماي ذوب:.
E N D
آزمایشگاه شیمی آلی 1www.WebShimi.ir مٶلف: طیبه پرتوی تهیه کننده: دکتر بخشعلی معصومی دانشگاه پیام نور مرکز تبریز دانشگاه آزاد اسلامي واحد فيروزآباد
اندازه گيري ثابتهاي فيزيكي و برخي روشهاي جداسازي، تخليص و شناسايي تركيبها
تعيين دماي ذوب: • در اثر جذب انرژي، آرايش منظم ذرات در يك تركيب جامد و بلوري به آرايش نامنظم(حالت مايع) تبديل مي شود. اين عمل را ذوب مي گويند.
پديده ذوب وقتي روي مي دهد كه انرژي گرمايي بر نيروهاي بين ملكولي كه ذرات را در حالت جامد نگه مي دارند فايق آيد. • نقطه ذوب يك تركيب دمايي است كه در آن، جسم به صورت مايع در مي آيد.
در اين دما فشار بخار مايع و فشار بخار جامد برابرند و دو فاز مايع و جامد در حال تعادل هستند. • دماي ذوب يك جسم خالص در طول عمل ذوب ثابت مي ماند.
به عبارت ديگر، اگر به مخلوط مايع و جامد يك جسم خالص گرما بدهيم، تا وقتي كه تمام جامد به مايع تبديل نشود، دماي جسم بالا نمي رود. • و چنانچه گرم كردن متوقف شود، تا زماني كه تمامي مخلوط جامد نشده است، دما پائين نمي رود.
برخي از جامدات آلي در دماي ذوب شدن يا پيش از آن براثر گرما تجزيه مي شوند. • در اين صورت مي توان به جاي نقطه ذوب دماي تجزيه را به عنوان يك خاصيت فيزيكي مورد استفاده قرار داد. • بعضي از مواد فشار بخار بالايي دارند، به طوري كه در نقطه ذوب خود يا پيش از آن تصعيد مي شوند.
در این گونه موارد تعیین نقطه ذوب در لوله در بسته انجام می شود. • بعضی مواد قبل از ذوب شدن حلال تبلور خود را از دست می دهند (عرق می کنند) در این حالت اولین قطره مایع دیده شده نقطه ذوب واقعی است.
تعیین دمای ذوب: • دمای ذوب را عمدتا به دو طریق زیر تعیین میکنند: • 1- لوله تيل • 2- دستگاههاي اندازه گيري دقيق ميكروسكوپي
1- لوله تيل: • وسيله ساده اي است كه به سهولت قابل دسترسي است. • لوله تيل به نحوي طراحي شده است كه وقتي در آن روغن مي ريزيم و لوله را گرم مي كنيم، در آن تبادل گرمايي صورت مي گيرد.
به نحوي كه توزيع دما در سراسر روغن داخل لوله يكنواخت مي شود. • چنانچه لوله تیل در دسترس نباشد از یک بشر کوچک 50 یا 100 میلی لیتری می توان به عنوان حمام استفاده کرد.
آماده كردن نمونه: • مقدار كمي از تركيب جامد را در هاون بساييد و به صورت پودر نرمي در آوريد. • يك لوله مويين به طول حدود 10 سانتيمتر برداريد و يك انتهاي آن را با استفاده از شعله مسدود كنيد.
انتهاي باز لوله را در توده نرم شده فرو كنيد تا مقداري از آن داخل لوله شود. • سپس ته لوله را چند بار آهسته روي ميز بزنيد تا تمام پودر در انتهاي آن قرار گيرد.
همچنين مي توانيد يك لوله شيشه اي را كه ابتدا و انتهاي آن باز است به طور عمودي روي ميز قرار دهيد و لوله مويين را از سمت انتهاي بسته در آن رها كنيد. • لوله مويين را به كمك يك نخ يا كش به دماسنج متصل كنيد به طوري كه انتهاي لوله مويين و بخش جيوه اي دماسنج هم تراز شوند.
اكنون دماسنج و لوله مويين را به كمك پايه و گيره در داخل حمام روغن قرار دهيد. • حمام را به آهستگي با شعله (چراغ بنسن) گرم كنيد و دماي ابتدا و انتهاي ذوب شدن را از روي درجات دماسنج با دقت بخوانيد و يادداشت كنيد.
اگر دمای ذوب یک ترکیب شناخته شده نیست معمولا دو لوله مویین حاوی ترکیب آماده می کنند. • با لوله مویین اول نقطه ذوب را سریعا اندازه می گیرند.
سپس دمای حمام را تا حدود 30 درجه کاهش می دهند و با استفاده از لوله مویین دوم نقطه ذوب را به آرامی و با دقت تعیین می کنند. • اگر لوله مویین در دسترس نباشد با استفاده از یک لوله شیشه ای به قطر حدود 0.5 سانتی متر و طول 25 سانتی متر لوله مویین بسازید.
نقاط ذوب مخلوط ها: • دماي ذوب هر ماده بلوري خالص، يك خاصيت فيزيكي آن ماده است و مي توان از آن براي شناسايي يك تركيب استفاده كرد.
به طور كلي افزايش تدريجي و پي در پي ناخالصي به يك ماده خالص سبب مي شود كه به نسبت مقدار ناخالصي افزوده شده نقطه ذوب كاهش يابد.
دمای تقطیر و جوش: • فشار بخار مايعات، براثر گرم شدن آنها زياد مي شود تا حدي كه فشار بخار مايع برابر فشار هوا مي شود. • در اين حالت جوشيدن مايع قابل رويت است. اين دما را نقطه جوش يا دماي جوش مي نامند.
با كاهش فشار، نقطه جوش نيز پايين مي آيد زيرا انرژي گرمايي كمتري براي برقراري تعادل بين فشار بخار مايع و فشار هوا (كه كم شده است) لازم است. • نقطه جوش در فشار يك اتمسفر را نقطه جوش عادي (نرمال) مي گويند.
فرايند تبخير و سپس ميعان مجدد يك مايع را تقطير مي گويند. • اين روش براي جدا كردن مخلوط چند جزء كه نقاط جوش متفاوتي دارند سودمند است.
همچنين يك روش اساسي براي تخليص مايعات به شمار مي آيد. • نقطه جوش مايع خالصي كه در طول عمل تقطير تجزيه نمي شود، دقيق و در تمام مدت جوش ثابت است.
تعيين نقطه جوش (bp) با دو روش به آساني امكان پذير است. • استفاده از اين دو روش به مقدار ماده موجود بستگي دارد.
چنانچه مايع به مقدار كافي يا زياد در دسترس باشد، نقطه جوش آن را مي توان به روش تقطير ساده و به كمك دماسنج تعيين كرد. • در صورتي كه مقدار مايع كم باشد، از روش نقطه جوش ميكرو استفاده مي شود.
تعیین نقطه جوش به روش ميكرو: • در اين روش از لوله آزمايشي به قطر داخلي 5 ميلي متر و طول تقريبي 12 سانتيمتر استفاده مي شود. • مقداري از مايع مورد نظر (0.2 تا 0.5 ميلي ليتر) را به وسيله پي پت يا قطره چكان به درون لول آزمايش مي ريزيم.
سپس لوله موييني را كه يك انتهاي آن مسدود شده است به طور واژگون از انتهاي باز آن به درون لوله می اندازیم. • بعد اين لوله را به وسيله نخ يا نوار لاستيكي به دماسنج مي بنديم. همانگونه كه در تعيين نقطه ذوب عمل كرديم. انتهاي لوله و دماسنج بايد در يك سطح باشند.
اين مجموعه را در حمام روغن قرار مي دهيم و به آرامي گرم مي كنيم. • پس از مدتي گرم كردن، جريان منظم و يكنواختي از حباب هوا از انتهاي لوله مويين خارج مي شود.
در اين مرحله گرما را قطع مي كنيم و ملاحظه مي شود كه جريان حباب هوا قطع مي شود و سپس مقداري از مايع وارد لوله مويين مي شود. در اين لحظه عدد دماسنج را مي خوانيم و ثبت مي كنيم. اين دما، نقطه جوش مايع است.
در تعين نقطه جوش به روش میكرو مشكلاتي به شرح زير پيش مي آيد: • چون مقدار مايع اندك است، در صورت افزايش ناگهاني گرما احتمال بخار شدن آن وجود دارد، و يا اينكه ممكن است نقطه جوش به دست آمده بيشتر از مقدار واقعي باشد.
اگر گرم كردن كافي نباشد، در نزديكي نقطه جوش، در صورت گرما، ممكن است مايع از لوله آزمايش، وارد لوله مويين شود، زيرا در اين لحظه فشار بخار مايع پايينتر از فشار هواست. نقطه جوش به دست آمده در اين روش به علت تجربه ناكافي آزمايش كننده و خطاي چشم، تقريبي، و غالبا كمتر از مقدار واقعي است.
تقطير: • تبخير يك مايع و سپس ميعان بخار براثر سرما و جمع آوري قطرات حاصل در ظرف ديگر را تقطير مي گويند. • براي جداسازي و تخليص مايعات چهار نوع تقطير در آزمايشگاه مورد استفاده قرار مي گيرد:
تقطير ساده • تقطير در فشار كم • تقطير به وسيله بخار آب • تقطير جزء به جزء
تقطير ساده: • وجود ناخالصيهاي غير فرار در مايع سبب كاهش فشار بخار مايع مي شود. • زيرا وجود جزء غير فرار به مقدار زياد، غلظت جزء اصلي فرار را پائين مي آورد و قابليت تبخير مايع كم مي شود.
اين جزء پس از تقطير در باقيمانده تقطير باقي مي ماند. • چنانچه مخلوطي از دو يا چند مايع داشته باشيم، كه دماي جوش آنها به حد كافي با هم متفاوت باشند جدا كردن آنها از طريق تقطير ساده امكان پذير است و ابتدا مايعي كه نقطه جوش كمتري دارد تقطير مي شود.
رعايت نكات زير در انجام تقطير ضروري است. • حجم مايع تقطير شدني، نبايد، از دوسوم حجم بالون بيشتر باشد. • انداختن چند عدد سنگ جوش (دو يا سه عدد) در بالون تقطير، به منظور توزيع يكنواخت گرما و جلوگيري از پريدن مايع
مخزن جيوه دماسنج بايد پايينتر از شاخه جانبي رابط در محل جريان بخارها قرار گيرد، تا نقطه جوش يك مايع به درستي تعيين شود. • اتصال صحيح لوله ورود و خروج آب به مبرد.
براي گرم كردن، معمولا حمام هاي روغن يا وسايل گرم كننده الكتريكي ارجحيت دارند. ولي چنانچه از شعله استفاده مي شود، بايد توجه داشته با گذاشتن يك توري فلزي روي سه پايه و زير بالون، شعله چراغ گاز، پخش شده به تمام نقاط بالن اتصال يابد تا بدين وسيله از گرم شدن موضعي بالن جلوگيري شود.
بايد محل ارتباط و تماس شيشه آلات را با گريس يا وازلين روغنكاري كرد. اين امر براي اجتناب از چسبندگي و قفل شدن وسايل شيشه اي بر اثر گرما ضروري است.
یک دستگاه تقطیر ساده دماسنج H2O Out H2O In
از بالنهاي تقطير بزرگ نبايد استفاده كرد، زيرا بالن بزرگ سبب از بين رفتن مايع مي شود. • قبل از انجام تقطير، تركيب مورد نظر را در بالن تقطير مي ريزيم و آن را توزين مي كنيم و بعد از عمل تقطير نيز مجددا بالن را وزن مي كنيم. به اين ترتيب مقدار مايع تقطير شده مشخص مي شود.
انتخاب مبرد به نوع تقطير، سرعت تقطير و نقطه جوش مايع مورد نظر بستگي دارد. • سرعت تقطير مناسب (تنظيم دماي لازم) يك تا دو قطره در هر ثانيه است. • بالن تقطير را هيچگاه نبايد تا خشك شدن كامل گرم كرد.
تقطير در فشار كم: • در بسياري از موارد، نقطه جوش در فشار معمولي زياد است و ممكن است تركيب مورد نظر، در دمايي پايينتر از نقطه جوش خود يا در دماي جوش، تجزيه يا اكسيد شود يا نوآرايي يابد.
در چنين مواردي مايع را در فشار كمتر از فشار جو تقطير مي كنند. معمولا تركيباتي را كه نقطه جوش آنها از حدود 180درجه سانتيگراد بيشتر است در فشار كم تقطير مي كنند. براي مثال اگر نقطه جوش يك تركيب در فشار 760 ميلي متر جيوه 20درجه سانتيگراد باشد، نقطه جوش آن در فشار 20 ميلي متر جيوه حدود 90درجه سانتيگراد است.
براي كم كردن فشار، معمولا از خرطوم آبي يا پمپ روغني استفاده مي شود. مقدار كاهش فشار در هر يك از دو وسيله، به شرايط و مشخصات دستگاه تقطير بستگي دارد.
نكات زير در اين روش تقطير بايد دقيقا مورد توجه قرار گيرد: • رعايت تمام موارد ذكر شده در مورد تقطير ساده • به جاي سنگ جوش مي توان از يك لوله مويين استفاده كرد.
اين لوله مويين را مي توان با گرم كردن يك لوله شيشه اي روي شعله و كشيدن آن تهيه كرد (نظير آماده كردن لوله مويين براي نقطه ذوب) و با استفاده از يك رابط در بالن تقطير قرار داد. از راه لوله مويين نه تنها هوا، بلكه در موارد لزوم، مي توان يك گاز بي اثر (نظير نيتروژن يا هليوم) را نيز وارد دستگاه كرد.
گاهي مي توان به جاي لوله مويين از يك همزن مغناطيسي استفاده كرد. • استفاده از يك تله جهت مقابله با شكستن خلا (تقليل فشار) يا جلوگيري از ايجاد مكش معكوس و اجتناب از وارد شدن آب از طريق خرطوم آبي به درون دستگاه تقطير، ضروري است.
چنانچه مايع مخلوطي از چند جزء باشد، مي توان از رابطهايي كه به چند بالن متصل مي شوند(رابط عنكبوتي) استفاده كرد. • چنانچه در حين عمل، دستگاه خلا از كار بيفتد، فورا بايد منبع گرما را خاموش و لوله يا بست رابط بين تله و خلا (بمب يا خرطوم آبي) را باز كرد تا از مكش معكوس و ورد آب به بالن دريافت كننده جلوگيري شود.
