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时间:2017-12-07
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1、无水无氧实验操作技术无水无氧操作(1)Schlenk操作;(2)手套箱操作(Glove-box);(3)高真空线操作(Vacuum-line)。Schlenk操作Schlenk操作是指真空和惰气切换的技术,主要用于对空气和潮气敏感的反应,它是把有机的常规实验统统在真空和惰气的切换下实现保护的反应手段。实现Schlenk技术最常见的是双排管方式,即为一条惰气线,一条真空线,通过特殊的活塞来切换。Schlenk操作Schlenk技术的核心就是创造一种隔绝氧、水的空间环境(注意吸附平衡)并在此环境中
2、实施化学实验的技术。Schlenk技术是Schlenk、Brown等众多科学家经验的总结。Schlenk操作的特点在惰性气体气氛下(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。Schlenk操作的特点(1)常用惰性气
3、体是氮、氩。工程技术人员能用氮绝不用氩。(2)氮便宜、易得;比重与空气接近,称量时无需校正(大量)。(3)绝大多数情况下可满足要求。(4)现在可买高纯惰性气体,如何制备高纯惰性气体可看书。双排管操作的实验原理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。双排管操作的实验原理单排管操作的实验原理单管式玻璃分
4、配管各种活塞单向三通活塞L-芯单向三通活塞溶剂脱氧、脱水装置溶剂脱氧、脱水装置反应仪器反应仪器转移液体(1)针管法针管法简单,但针管漏气不可避免。在尾部加惰性气球可改善。转移液体(2)导管法可用惰性气体压力驱动大量液体转移,安全、可靠。工业上也采用此法。转移液体(2)导管法固体转移(1)手套箱手套箱操作手套箱是将高纯惰性气体充入箱体内,并循环过滤掉其中的活性物质的实验室设备。也称真空手套箱、惰性气体保护箱等主要功能在于对O,HO,有机气体的清除,广泛应22用于无水、无氧、无尘的超纯环境。固体转移
5、(2)干袋,用途同手套箱固体转移(3)大字管(只适用小量)固体转移(4)羊角瓶过滤(1)砂芯漏斗过滤(2)过滤管(少量)过滤(2)过滤管(少量)层析柱装置储瓶-1(长期)羊角瓶储瓶-2(短期)小许林克瓶分析(1)装样器(熔点、NMR、单晶)IR样品制备仪对于无水无氧条件下的回流、蒸馏等操作,应用Schlenk仪器比较方便。对于需要称量、研磨、转移、过滤等较复杂操作的体系,在一充满保护气体的手套箱中操作是方便的。高真空线操作高真空线操作:即对空气敏感物质的操作在事先抽真空的体系中进行。其特点是
6、真空度高,极好地排除了空气。它适用于气体与易挥发物质的转移,贮存等操作。高真空线操作要求的真空度高(一般在10-10Kpa),因此对真空泵和仪器安装的要求极高,还要有液氮冷阱。惰性气体实验室中常用的惰性气体是氮气、氩气和氦气。其中氮气最易得到,且价格便宜,因而使用得最为普遍。普通氮含量99.9%,价格很便宜,用前必须纯化。高纯氮含量99.999%或99.99%,高纯氮的含氧和含水总量10-50ppm,这对于一般的无氧操作已可满足。惰性气体的纯化(1)脱水低温凝结:降低温度,水蒸气要冷凝结冰
7、;使用干燥剂干燥惰性气体;常用干燥剂有氯化钙,氢化钙、五氧化二磷、浓硫酸以及分子筛等。(2)脱氧干法脱氧:让气体通过脱氧剂,脱氧剂通常是金属或金属氧化物;如(活性铜、钠-钾合金)。湿法脱氧:让气体通过具有还原性物质的溶液;(由于会带入水或其它溶剂,所以很少采用)。无水无氧溶剂的处理无氧无水操作的反应,分离,纯化中使用的一切试剂、溶剂必须严格纯化,除去水和氧。在贮存时也必须注意,防止水气,空气侵入。大多数溶剂,只要在惰性气体中将其从干燥剂中蒸馏出来,就可以达到足够的纯度。无水无氧溶剂的处理
8、(1)不含氯溶剂的干燥:一般指己烷,甲苯,苯,乙醚,THF,戊烷。可以用Na和二苯甲酮回流,等到变蓝色时蒸出,蒸出的溶剂要在N下保存。要是2含水量很大,可以先用PO先干燥,蒸出,重复前25面的过程(2)含氯溶剂的干燥:一般指CHCl,CHCl,CCl2234等一般会用CaH浸泡12h以后,再加热回流2-3天蒸出,蒸出的溶剂要在N下保存。不能用Na干燥,含2氯溶剂与Na会发生连锁反应发生爆炸。要是含水量很大,可以先用PO先干燥,蒸出,重复前面的过25程。无水无氧溶剂的
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