химический каталог




Препаративная органическая химия

Автор Н.С.Вульфсон

чае, количество адсорбированного вещества изменяется с температурой; в данном случае также можно применить уравнение Лэнгмюра или Фрейндлиха, если вместо давления подставить концентрацию; здесь также наблюдается характерное состояние насыщения поверхности. Оба процесса различаются тем, что в случае растворов вместе с молекулами растворенного вещества адсорбируются также молекулы растворителя. Что касается скорости процесса, то здесь дело обстоит значительно сложнее, так как большая вязкость растворителя затрудняет диффузию молекул растворенного вещества к поверхности адсорбента; это особенно сильно отражается на адсорбции в щелях и углублениях. Перемешивание, хотя и значительно ускоряет диффузию, помогает все же довольно мало.

Упоминавшийся уже факт, что из раствора адсорбируются одновременно и растворитель и растворенное вещество, не позволяет рассматривать оба явления изолированно, без учета их взаимозависимости. На существование этой зависимости указывают многократно подтвержденные экспериментально факты различного поглощения тех же компонентов, растворенных в различных растворителях. В зависимости от величины сил взаимодействия между поверхностью твердого тела и адсорбированными молекулами, у последних появляется различная способность оседать и удерживаться на поверхности. Так, молекулы растворителя могут вытеснять уже адсорбированные молекулы растворенного вещества; отсюда следует, что чем больше способность растворителя адсорбироваться, тем хуже будет поглощаться растворенное в нем вещество.

А*

Во многих случаях жидкости адсорбируются тем легче, чем меньш их поверхностное натяжение на границе с адсорбентом, т. е. чем лучш> они смачивают его поверхность. Вследствие этого вода, плохо смачиваю щая уголь, плохо им адсорбируется в отличие от растворенных в не; веществ; это свойство делает уголь одним из лучших и наиболее употрс бительных поглотителей для очистки воды. Напротив, силикагель, очен хорошо смачиваемый водой, для этой цели совершенно непригоден, зато является хорошим осушителем для органических веществ. Адсорбцш жидкостей на поверхности твердых тел практически заключается в и' смачивании, а сопутствующий ей тепловой эффект равен теплоте смачи вания.

Адсорбция является очень удобным способом удаления из растворо; тех загрязнений, которые трудно удалить другим способом. Наиболь' шее практическое применение адсорбция находит для обесцвечиванш растворов, а также для удаления примесей, имеющих неприятный запа/ или вкус. Такой обработке подвергают многие пищевые продукты, кащ например, сахарный сироп, фруктовые соки, высокосортные водки, мед| а также лекарственные препараты, масла, воски, органические раствори! тели и др.

Избирательная адсорбция. Хроматография

Избирательная адсорбция веществ из растворов, так называема? хроматография, нашла широкое практическое применение. Этот мето; впервые был применен Цветом для разделения окрашенных веществ.

Хроматография во многом подобна другим физико-химическим ме тодам разделения. Подобно тому, как в процессе перегонки используета разница температур кипения, а при экстракции разница в растворимоеп разделяемых веществ, так применение хроматографического метода ос новывается на различной способности разделяемых веществ адсорбиро ваться на поверхности твердого адсорбента. Например, встряхиванш раствора смеси, состоящей из А—лучше адсорбирующегося компонента и В—хуже адсорбирующегося компонента, с соответствующим образол измельченным адсорбентом приводит к их частичному разделению. Адсор бированная смесь сравнительно с первоначальным раствором оказываете? богаче компонентом А, а остающаяся жидкость—беднее этим компонентом Повторяя эту операцию несколько раз как с отделенной от адсорбент* жидкостью, так и с вымываемой из адсорбента смесью компонентов, в итоге получают чистые компоненты А и В.

Этот длительный и малопродуктивный цикл можно заменить однократным процессом, происходящим в хроматографической колонке

(трубке, наполненной измельченным адсорбентом). Протекающая через

колонку смесь веществ на отдельных ее участках подвергается поочередне

происходящим процессам адсорбции и десорбции, так как происходит

вытеснение одного компонента, уже осевшего на поверхности, другим

компонентом, поступающим сверху и занимающим его место. Действие

колонки в простейшем случае, т. е. применительно к раствору единствен!

ного компонента А в соответственно выбранном растворителе В, представлено на рис. 27, А, Ь, с. I

На рис. 27,а показано состояние, наблюдаемое непосредственно после! введения раствора в колонку. Концентрация компонента А в жидкости] в пределах образовавшегося пояса шириной s в каждой его точке более или менее одинакова (С=С0) и равна концентрации введенного раство-j ра; количество х адсорбированного вещества функционально связано;

концентрацией раствора согласно уравнению изотермы адсорбции

т

де т—масса адсорбента, приходящаяся на единицу длины колонки. Следовательно

х0

т

= F (СО)

При промывании колонки чистым растворителем пояс, занятый компонентом А, опускается вниз (рис. 27 b и 27 с); при этом нижняя его граница, или так называемый фронт, должна сохранять плоскую поверх-юсть, тогда как верхняя граница становится довольно размытой. Ско-эость продвижения молекул растворенного вещества через колонку зависит от концентрации вещества. Так как при концентрациях, превышаю-цих некоторую среднюю величину, мо-текулы будут передвигаться быстро, а лри меньших концентрациях—медленнее, з конечном счете пояс растянется на 5ольшую ширину.

С,.

Рис..27. Схема адсорбции компонента А из растворителя В в хрома-тографической колонке

Скорость передвижения молекул зависит, однако, главным образом от их способности к адсорбции, что имеет особенно большое значение в случае многокомпонентных систем. Она должна быть одинакова по всему сечению колонки, так как в противном случае пояса будут иметь неправильную форму. Для этого следует применять адсорбент с более или менее одинаковым размером зерен и заполнять колонку как можно более равномерно. В случае слишком большого сопротивления колонки протеканию жидкости следует работать под повышенным (сверху) или уменьшенным (снизу) давлением. В последнем случае нельзя допускать слишком сильного отсоса воздуха, так как это может привести к кипению растворителя в колонке, что может повлечь за собой нарушение правильного расположения поясов.

Применяемые в хроматографии органические растворители (петро-лейный эфир, четыреххлористый углерод, циклогексан, сероуглерод, эфир, ацетон, бензол, толуол, хлороформ, спирты, пиридин и органические кислоты) можно расположить в ряд по их способности адсорбироваться в колонке. Жидкости, находящиеся в начале этого ряда, вытесняются жидкостями, находящимися ниже. Чтобы хорошо разделить смесь веществ (т. е. получить хорошую хроматограмму) для этих веществ и для данного адсорбента, следует подобрать подходящий растворитель. Он не должен адсорбироваться слишком сильно, так как в этом случае растворенные вещества беспрепятственно пройдут. через колонку, но он не должен также адсорбироваться слишком слабо, так как в этом случае все растворенные вещества скопятся на самом верху колонки и, несмотря на последующее приливание большого количества чистого растворителя, будут лишь незначительно продвигаться вниз. Наиболее подходящий растворитель с промежуточными свойствами должен обеспечивать такое течение процесса, чтобы пояса, соответствующие отдельным компонентам, двигались с разной скоростью. Это дает гарантию их правильного распределения по всей длине колонки.

Способность жидкости адсорбироваться зависит не только от ее свойств (из которых важнейшим является полярность, характеризуемая величиной дипольного момента), но также и от свойств применяемого адсорбента. Различаются два вида адсорбентов: 1) неполярные (например, активированный уголь), плохо смачиваемые такими полярными растворителями, как вода, спирты, но хорошо адсорбирующие растворенные в них вещества; 2) полярные (например, силикагель), хорошо адсорбирующие вещества, растворенные в неполярных органических жидкостях, например петролейном эфире или бензоле. Адсорбенты, из которых наиболее часто употребляются Силикагель, окись алюминия, окись и карбонат магния, окись, карбонат и сульфид кальция, так называемые активные земли (например, земля Фуллера), активированный уголь, крахмал, целлюлоза, сахар и др., можно, как и растворители, расположить в ряд по их адсорбционной способности.

При выборе подходящего сочетания адсорбент—растворитель следует руководствоваться следующим правилом: чем большую поглощающую способность имеет адсорбент, тем более легко поглощающийся растворитель следует выбрать.

Хроматографический метод находит широкое применение в препаративной органической химии для разделения смесей, особенно тогда, когда другие методы оказываются непригодными. Некоторые химически родственные вещества обладают столь близкими температурами кипения и плавления или значениями растворимости в различных растворителях, что их слишком трудно разделить путем перегонки, кристаллизации или экстракции. Но даже сравнительно незначительная разница в строении их молекул, как, например, различное расположение двойных связей в изомерных ненасыщенных соединениях, обусловливает довольно большое различие в способности этих веществ адсорбироваться на поверхности твердых тел, что дает возможность разделить эти вещества на хромато-графической колонке.

Связь между строением молекул и их способностью адсорбироваться до сих пор не получила теоретического обоснования. Тем не менее богатый экспериментальный материал сделал возможным применение данного метода для практических целей.

Хроматографический метод применяется для разделения не только окрашенных, но и бесцветных веществ. В последнем случае применяют следующие вспомогательные методы для наблюдения за процессом:

1) освещение колонки ультрафиолетовыми лучами; этот способ применим лишь тогда, когда вещества под действием ультрафиолетовых лучей флуоресцируют;

2) п

страница 13
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

Скачать книгу "Препаративная органическая химия" (9.09Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
амортизаторы капота rival
скачать схему подключения искробезопасного zener барьер sb3
marylin manson 2017
Термометры Miniland

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.05.2017)