文档介绍：无水无氧实验操作技术
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在我们的实验研究工作中经常会遇到一些特殊的化合物,有许多是对空气敏感的物质——怕空气中的水和氧;为了研究这类化合物——合成、分离、纯化和分析鉴定,必须使用特殊的仪器和无水无氧操作技术。否则,即使合成路线和反应条件都是合适的,最终也得不到预期的产物。所以,无水无氧操作技术已在有机化学和无机化学中较广泛的运用。目前采用的无水无氧操作分三种:(1)高真空线操作(Vacuum-line);(2)Schlenk操作;(3)手套箱操作(Glove-box)。 由于Schlenk操作的特点是在惰性气体气氛下(将体系反复抽真空——充惰性气体),使用特殊的玻璃仪器进行操作;这一方法排除空气比手套箱好,对真空度要求不太高(由于反复抽真空——充惰性气体),更安全,更有效。其操作量从几克到几百克,一般的化学反应(回流、搅拌、滴加液体及固体投料等)和分离纯化(蒸馏、过滤、重结晶、升华、提取等)以及样品的储藏,转移都可用此操作,因此已被广泛运用。这节课我们就重点介绍双排管操作技术。 由于无水无氧操作技术主要对象是对空气敏感的物质,操作技术是成败的关键。稍有疏忽,就会前功尽弃,因此对操作者要求特别严格。 1:实验前必须进行全盘的周密计划。由于无氧操作比一般常规操作机动灵活性小,因此实验前对每一步实验的具体操作、所用的仪器、加料次序、后处理的方法等等都必须考虑好。所用的仪器事先必须洗净、烘干。所需的试剂、溶剂需先经无水无氧处理。 2:在操作中必须严格认真、一丝不苟、动作迅速、操作正确。实验时要先动脑后动手。
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3:由于许多反应的中间体不稳定,也有不少化合物在溶液中比固态时更不稳定,因此无氧操作往往需要连续进行,直到拿到较稳定的产物或把不稳定的产物贮存好为止。操作时间较长,工作比较艰苦。操作者应该不怕苦、不怕累、操作者之间还应相互协作,互相支持,共同完成实验任务。
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双排管是进行无水无氧反应操作的一套非常有用的实验仪器,其工作原理是:两根分别具有5—8个支管口的平行玻璃管,通过控制它们连接处的双斜三通活塞,对体系进行抽真空和充惰性气体两种互不影响的实验操作,从而使体系得到我们实验所需要的无水无氧的环境要求。
:实验所需的仪器、药品、溶剂必须根据实验的要求事先进行无水无氧处理(具体操作参看《常用试剂的纯化》)。
:安装反应装置并与双排管连接好,然后小火加热烘烤器壁抽真空—惰性气体置换(至少重复三次以上),把吸附在器壁上的微量水和氧移走。(加热一般用酒精灯火焰来回烘烤器壁除去吸附的微量水份;惰性气体一般用氮气或氩气,由于氮气便宜所以实验室常用高纯氮(%))。
一:双排管操作的实验原理
二:双排管实验操作步骤
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:加料(如果是固体药品可以在抽真空前先加,也可以后加(但一定要在惰性气体保护下进行);液体试剂可以用注射器加入,一般在抽真空后)。 :反应过程中,注意观察记泡器保持双排管内始终要有一定的正压(但要注意起泡速度,避免惰性气体的浪费)直到反应得到稳定的化合物。
:实验完成后应及时关闭惰性气体钢瓶的阀门(先顺时针方向关闭总阀,指针归零;再反时针松开减压阀,同样让指针归零,关闭节制阀)。最后,打扫卫生,清洗双排管,填写双排管的使用情况是否正常,维护好实验仪器。
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不论使用干燥箱技术、注射器针管技术,还是使用双排管技术来处理对空气敏感化合物,仪器的洗涤和干燥都是十分重要的。大多数空气敏感化合物遇水和氧都会发生激烈反应,甚至酿成爆炸、着火等事故。器壁上吸附的微量氧、水可能会导致实验失败。所以,仪器的洗涤非常重要;必要时用稀酸、稀碱洗涤,甚至用铬酸洗液浸泡,再用水和无离子水冲洗到仪器透亮、器壁上不挂水珠为止。新的仪器也要经过严格洗涤后才能使用。洗涤过的仪器放到空气中凉干,再放到干燥箱中烘烤;干燥箱的温度为125℃时,需要干燥过夜;140℃时至少干燥4h,从干燥箱中取出的仪器在惰性气流下趁热组装,所有的接头要涂硅脂或碳氢润滑脂,在惰性气流下冷却待用。或把仪器从干燥箱中取出趁热放到干燥器中冷却存放,干操器中充满惰性气体保护更好。像双排管这种有活塞的仪器,在洗涤前一定要用蘸有溶剂的棉花球将活塞内的润滑脂轻轻地擦洗干净,否则润滑脂很难用水洗掉。干燥时互相配合的磨口接头或活塞要互相脱离,分开放置,防止“粘结”到一起,干燥后放到一起保存。即使这样洗涤干燥过的仪器,在使用前仍需要加热抽空—惰性气体置换,把吸附在器壁上的微量水和氧移走。一般干燥过的仪器,在加热抽真空时,在仪器壁上会出现一层“水雾”,这足以说明加热抽空—惰性气体置换这一步的必要性。
三:玻璃仪器的洗涤干燥及橡皮材质的处理
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实验室中常用的惰性气体是氮、氩和氦。其中氮最易得到,且