Учебное пособие знакомит читателя с техникой эксперимента в химии и предназначено для обучения основным приемам работы в хи­мической лаборатории

Различные виды шлифов приведены на рис. 49. Шлиф состо­ит из муфты 1 (рис. 49, а) или воронки шлифа и керна 2 (конуса шлифа). Чтобы закрепить керн и муфту, к их трубкам припаивают "усики" 3, на которые надевают резинку 4 или пружинку.

Заливные шлифы (рис. 49, б) применяют в тех случаях, когда по условиям эксперимента нельзя на шлиф наносить смазку - тогда в качестве ее используют ту жидкость, которая находится в приборе. Шлифы могут иметь термостатирующую рубашку (рис. 49, в).



Рис. 49. Шлифы: обычные (с), заливные (б), с термостатирующей рубашкой (в), сферические (г) и цилиндрические (д):

1- муфта; 2- керн; 3 - усики; 4- резинка или пружинка
Сферические шлифы (рис. 49, г) типа "шар - чашка" - гиб­кие шарниры, позволяющие поворачивать детали на угол до 20°. Плотность соединения у сферических шлифов больше, чем у конусных.

Цилиндрические шлифы (рис. 49, д) имеют поступательное и вращательное движение и поэтому их широко применяют в стеклянных реакторах для перемешивания жидкостей, для дви­жения по вертикали (вверх или вниз) детали без нарушения режима эксперимента.

Получили распространение конусные прозрачные нешлифо­ванные соединения с совершенно гладкой оплавленной поверх­ностью типов KPV (Klare Prazisions Verbindung) или ГТС (гладкие точные соединения) и КН (конуса нешлифованные). Их муфты и керны готовят методом горячей калибровки с не­ровностью поверхности конуса порядка ±0,005 мкм, во много раз меньшей, чем у обычных шлифов (0,4-0,5 мкм). Такое со­единение обеспечивает лучшую герметичность, не заклинивает­ся, легко разъединяется, может работать без смазки или с не­значительным количеством смазки.

Если шлиф смазывается, то при вертикальном положении частей прибора, муфта должна быть наверху, а керны - внизу. В этом случае вещество не будет загрязнено смазкой. Взвеши­ваемые части прибора при анализе веществ должны заканчи­ваться керном, так как его легче очищать. Чтобы уменьшить возможность попадания смазки в прибор, применяют двухзон-ные шлифы, керн которых имеет кольцеобразную канавку по­средине шлифованного конуса. Вместо смазки роль уплотнителя может выполнять манжета, изготовленная из тонкой фтороплас­товой пленки. Для некоторых экспериментов муфту и керн го­товят из фторопласта.

Плоские шлифы применяют в эксикаторах (см. рис. 32), ко­локолах и колпаках (см. рис. 25, в, г) и при соединении трубок (рис. 50).



Рис. 50. Плоские шлифы: Рамзая (о), Бабо (б), с фланцевым болтовым соедине­нием (в) и с полимерной прокладкой (г):

1 - резиновый шланг; 2 - металлический хомут; 3 - болты; 4 - фторопластовый пруток;5 – диски

Бабо Клемент Генрих Ламберт (1818-1899) - немецкий физико-химик, кон­структор многих лабораторных приборов.

При хранении шлифов в собранном виде между ними поме­щают небольшие кусочки тонкой бумаги, чтобы предупредить возможность заедания шлифа. В таком виде хранят стеклянные краны и сосуды со шлифами. Перед началом работы шлифы смазывают. Смазка повышает герметичность соединения, предо­храняет его от разъедания агрессивными средами и заедания, облегчает вращение притертых поверхностей. Выбор смазки (см. разд. 1.7) зависит от рода работы и состава жидкости или газа.

При работе со шлифами иногда происходит по разным при­чинам их заедание. Оно может быть вызвано вдавливанием керна в муфту при энергичном его вращении или под действием атмосферного давления в вакуумированных системах.

1- винт; 2- рычаги; 3 - гайка; 4- захваты; 5- кромка горла; б- планка с гайкой

Чтобы разъединить "заевшие" шлифы, пошатывают керн. Когда это не помогает, то по керну осторожно постукивают де­ревянным бруском (рис. 51, а) или выжимают керн при помощи тисков (рис. 51, б). Для этого между щеками тисков и муфтой вставляют полоску картона, а более широкий край муфты опи­рают на неподвижную щеку тисков. Затем осторожно затяги­вают подвижную щеку, упирающуюся в конец пробки керна для ее выдавливания из муфты.

При использовании такого способа вероятность повреждения шлифа меньше, чем при нагревании их пламенем.

Вынимают "заевшие" пробки и с помощью приспособления, приведенного на рис. 51, е. Чтобы вытащить застрявшую проб­ку, захваты 4 закрепляют под пробкой при помощи гайки 3, а рычаги 2 - под кромкой 5 горла сосуда. Рычаги фиксируют планкой 6 и затем поворачиванием винта 1 осторожно вытяги­вают пробку, одновременно постукивая деревянной палочкой по горлу сосуда.

Иногда застрявший керн удается удалить нагреванием муфты горячей водой или паром. Если нагревание не помогает, то Шлифы погружают в жидкость, которая растворяет вещество, находящееся между пришлифованными поверхностями.

В некоторых случаях "заевшие" шлифы можно открыть при помощи раствора Бредемана: 10 г хлоральгидрата СС1зСН(ОН)₂, 5 мл глицерина, 5 мл воды и 3 мл 25%-й хлороводородной кис­лоты. Раствор наносят в место соединения керна и муфты или погружают целиком в раствор шлифовое соединение и оставляют на некоторое время для проникновения жидкости в полость между притертыми поверхностями.

Рис. 52. Стеклянные трубки: газоотводные (о - в), для сосудов с кипящей жид­костью (б, в) и соединительные (г), тройники (д), U-образные (е)

Универсального способа разъединения "заевших" шлифов не существует.

Трубки из стекла (рис. 52) находят самое широкое примениние в лабораторной практике. Они всегда должны быть в лабо­ратории в необходимом количестве и ассортименте.

Перед работой их очищают, проталкивая через трубку влаж­ный марлевый тампон и промывая 1%-м водным раствором фтороводорода. Никогда не следует вводить в стеклянные труб­ки железные или стальные проволоки, а также другие стеклянные трубки или палочки. Несоблюдение этого правила может оказаться причиной внезапного растрескивания трубок при на­гревании тех или иных узлов прибора.

Трубки делят на газоотводные (рис. 52, а-в) и соединитель­ные (рис. 52, г), называемые "оливами". Трубки типов д-е могут выполнять функции как газоотводных, так и соединительных. Газоотводные трубки для сосудов, содержащих кипящую жид­кость, должны иметь на внутреннем конце косой срез (рис. 52, б). В этом случае капли конденсирующейся в конце трубки жидкости не увлекаются потоком газа, а свободно стекают об­ратно в сосуд. При плоском срезе конца трубки (рис. 59, в), находящегося в сосуде с паром, неизбежен унос капель и обо­гащение пара или газа капельно-жидкой фазой, ухудшающей эффективность перегонки и качество получаемого газа.

Соединительные трубки типа г применяют для соединения двух и более стеклянных трубок различного диаметра. Соедине­ние проводят при помощи эластичных шлангов (см. разд. 1.6), натягиваемых на утолщения трубки, обеспечивающие надеж­ность сцепления. Соединительные трубки могут иметь на кон­цах разные и одинаковые диаметры.

При надевании на конец стеклянной трубки эластичный шланг следует слегка смочить глицерином или разбавленные водным раствором аммиака. Резиновый шланг надо надвигать на трубку под углом - так легче будет надеть его на смоченный конец трубки. Назначение трубок типов д и е- объединение двух потоков жидкости или газа в один или, наоборот, разделе­ние одного потока на два, направляемых в различные приемни­ки.

Капилляры - тонкие стеклянные трубочки с внутренним диа­метром 0,5-0,8 мм и длиной от 30 до 100 мм с одним запаянным концом. Они нужны для определения температур плавления веществ (см. разд. 7.8), для облегчения равномерного кипения жидкости при ее перегонке и в других операциях (см. разд. 8.4).

2.6. Делительные и капельные воронки, ампулы и бюксы

Делительные воронки - это удлиненный цилиндрический или грушевидный сосуд, применяемый чаще всего для разделения несмешивающихся жидкостей (рис. 53, а-в). Трубка у делитель­ных воронок может быть короткой и несколько удлиненной в зависимости от условий использования, но диаметр трубки дол­жен быть таким, чтобы жидкость в ней не задерживалась. Кран, как правило, не смазывают из-за опасений попадания смазки в жидкость. Поэтому предпочитают использовать делительные воронки с фторопластовыми кранами или кранами типа КРУ, ГТС или КН с прозрачными оплавленными шлифами (см. разд. 2.5, шлифы).

Большие делительные воронки укрепляют между двумя коль­цами штатива. Нижнее кольцо удерживает воронку с жидкостью и оно имеет несколько меньший диаметр, чем диаметр воронки, а верхнее - больший диаметр. В зазор между верхним кольцом и воронкой вставляют кусочки резинового шланга или пробки.

Некоторые делительные воронки снабжают боковой трубкой 1 (рис. 53, 6) для сброса избыточного газа из колбы после слива в нее нижней более тяжелой жидкости, когда следует изолиро­вать ее от воздействия воздуха.

При необходимости делительные воронки могут иметь охлаждающую (рис. 53, в) или нагревающую рубашку 2. В охлаждающую рубашку через трубку 3 можно, например, помес­тить кашицу сухого льда и ацетона. Такие делительные воронки нужны для разделения легко летучих жидкостей.

Капельные воронки имеют длинный конец и сферическую верхнюю часть (рис. 53, г). Они служат для дозировки Жидкости, вводимой в реакционный сосуд каплями или не­большими порциями. Чтобы приливать жидкость из капельной воронки в сосуд надо сначала полностью открыть кран, не забыв вынуть верхнюю пробку, для полного заполнения длинной трубки жидкостью, а затем уже, прикрыв кран, регулировать ее поток. В противном случае жидкость начнет стекать по стенкам трубки, не наполняя ее. Давление жидкости в воронке может оказаться недостаточным, чтобы преодолеть давление газа в сосуде. Газ начнет прорываться через жидкость в воронке. По­этому рекомендуют заполнять трубку воронки заблаговременно, засасывая ее из стакана при помощи резиновой груши или ваку­ума, а не заливая через верхнее отверстие. Для засасывания в верхнее отверстие вставляют пробку с отводной трубкой, при­соединенной к груше или водоструйному насосу.

Низ трубки капельной воронки не должен иметь косого сре­за. Для того чтобы трубка всегда оставалась наполненной жидкостью, ее конец следует опустить в маленькую пробирку 5,

и твердым (е) веществом:

Способ ввода капельной воронки в колбу с твердым ве­ществом показан на рис. 53, е.

Жидкость вводят в ампулу через воронку 1 с узкой трубкой (рис. 55, б), а в некоторых случаях при помощи шприца, иглой которого прокалывают резиновый баллончик, натянутый на горло ампулы во избежание контакта жидкости с воздухом. Для засыпки порошков в патрубок ампулы вставляют воронку с ко­ротким концом и во время заполнения ампулы осторожно по­стукивают пальцем по узкой части патрубка 2 (рис. 55, б). После заполнения ампулу запаивают в месте перетяжки патрубка 2.

Если требуется наполнить ампулу без доступа воздуха, в инертной атмосфере или вакууме, то ее припаивают верхним концом 3 патрубка к патрубку 4 системы для откачивания (рис. 55, в) или к патрубку для промывки ампулы инертным газом, а затем при помощи переходной трубки 2 и сосуда заполняют веществом и запаивают конец 3.



Рис. 55. Тонкостенная и толстостенная (а) ампулы, их заполнение обычным способом (б), под вакуумом или в атмосфере инертного газа (в) и запаивание ампулы (г):

б: 1 - воронка; 2 - перетяжка;

в: 1 - сосуд с жидкостью; 2 - переходная трубка; 3 - место припаивания; 4 - патрубок:

1 - 3 - последовательность стадий запаивания ампулы
Агрессивные жидкости,разлагающиеся на воздухе,запаивают тонкостенные круглые стеклянные ампулы, которые выдержива­ют высокое давление из-за своей сферической формы. Так, ампу­ла вместимостью 5-10 мл, наполненная жидким хлором, выдер­живает нагрев до 70 °С, что соответствует давлению в 1,9 МПа.

При запаивании ампулы, особенно толстостенной, необхо­димо прежде всего тщательно очистить внутреннюю поверх­ность верхней части патрубка. Поэтому жидкости и твердые вещества следует вводить в ампулу так, чтобы в верхней ее час­ти, подлежащей запаиванию, не осталось ни частичек, ни ка­пель жидкости.

Для запаивания сначала отрезают верхнюю часть патрубка ам­пулы недалеко от места сужения и оставшуюся часть нагревают в пламени газовой горелки (см. разд. 1.1) до размягчения, после чего припаивают к остатку патрубка стеклянную палочку (операция 7, рис. 55, г). Затем оттягивают конец трубки в тон­костенный капилляр (операция 2) и направляют на образовав­шееся коническое сужение (показано стрелкой) пламя горелки при непрерывном вращении ампулы. Нагревание и вращение прекращают как только в месте нагрева стенки ампулы не ста­нут равной толщины и не окажутся заплавленными (опера­ция 3).

Перед вскрытием ампулы с летучей жидкостью или сжи­женным газом ее следует охладить, чтобы понизить давление пара. Небольшие ампулы полностью разбивают под жидкостью в сосуде, где их содержимое будет участвовать в реакции. Ампу­лу раздавливают стеклянной палочкой или фторопластовым пестиком. У больших ампул вскрывают только патрубок. Его надрезают (делают царапину, см. разд. 1.1) на расстоянии 1-2 см от конца, предварительно смочив место надреза водой. Когда царапина нанесена обтирают место надреза фильтровальной бумагой и, направив открываемый конец в сторону от рабо­тающего и не наклоняя сильно ампулу, правой рукой отламы­вают надрез быстрым рывком в сторону противоположную ца­рапине. Если патрубок имеет толстые стенки, то к царапине прикасаются раскаленной железной проволокой.

Для защиты содержимого ампулы от воздействия воздуха надрезанную головку ампулы помещают в защитную пробирку (рис. 56, а), через которую пропускают осушенный азот, и уда­ром стеклянной палочки 7, закрепленной в фторопластовой пробке 2, отбивают конец ампулы.

Ампулу 3 с тонким отростком вскрывают, как показано на рис. 56, б. Отросток вставляют в пробирку, из которой эвакуи­рован воздух через трубку 2, и поворотом пробки 7 с припаян­ной изогнутой стеклянной палочкой отламывают отросток.

В приспособлении (рис. 56, в) конец ампулы ломают при по­мощи пробки крана с широким отверстием. Пробирка служит одновременно и защитой от возможного выброса газа.

Вскрытие ампулы с фиксаналом показано на рис. 55, г. Фиксаншы - заранее приготовленные в строго определенных коли­чествах реактивы, которые используют для получения растворов нужной концентрации. Сначала наружную поверхность ампулы с фиксаналом тщательно промывают чистой водой, а если нуж­но, то и соответствующими моющими средствами (см. разд. 2.9). после этого ампулу 7 вставляют в воронку 3 и, осторожно ударяя о боек 4, разбивают дно, затем пробивают острой стеклян­ной палочкой 2 боковое углубление ампулы и дают возможность содержимому вытечь. Не изменяя положение ампулы ее промывают через верхнее пробитое отверстие из промывалки (см. рис. 31)

г: I - ампула; 2 - стеклянная палочка; 3 - воронка; 4 - стеклянный боек; 5 – мерная колба

Сухое содержимое фиксаналов переводят в мерную колбу аналогичным образом. Когда ампула будет разбита, то легким постукиванием и осторожным встряхиванием сухое вещество высыпают в колбу, а затем ампулу промывают.

Пришлифованные поверхности у бюксов не смазывают во избе­жание попадания смазки в вещество.

Если нужна высокая герметичность, то применяют бюксы с прозрачными оплавленными шлифами (см. разд. 2.5, шлифы).

Взвешивание лодочек после сжигания или прокаливания пробы вещества производят в бюксах типа "собачка" (рис. 57, б). Применяют такие бюксы в тех случаях, когда остаток от сжигания или прокаливания может взаимодействовать с возду­хом и его примесями.

Холодильник - это прибор для конденсации пара при помощи охлаждающей среды, чаще всего воды. Холодильники устана­вливают либо наклонно, когда нужно собрать конденсат в при­емнике, либо вертикально для возврата конденсата в колбу с кипящей жидкостью. В этом случае холодильник называют об­ратным. Если температура затвердевания конденсата выше тем­пературы охлаждающей воды, то в холодильник подают нагре­тую в термостате воду, предотвращающую намерзание конден­сата во внутренней трубке холодильника. На рис. 58 представ­лены наиболее часто используемые холодильники.

Рис. 58. Стеклянные холодильники: Вейгеля - Либиха (а), Аллина (б), Грэхема (г), Димрота (д),

Фридерихса (в) и тангенциальный ввод воды в холодильник (ж)
Холодильник Вейгеля - Либиха может выполнять функции и воздушного холодильника, если его расположить вертикально и пар высококипящей жидкости направить в рубашку через верх­ний отросток, а из нижнего отбирать конденсат. В результате разогрева в центральной трубке возникнет непрерывный верти­кальный поток холодного воздуха. В этом случае наиболее эффективные холодильники с более широкой центральной труб­кой и возможно более меньшим диаметром окружающей ее ру­башки.

Либих Юстус (1803-1873) - немецкий химик-органик и аналитик.

Аллин (Аллен) Альфред Генри (1847-1904) - немецкий химик-органик и аналитик.

Грэхем Томас (1805-1869) - английский физикохимик. Изучал диффузию газов и жидкостей через мембраны.

Вест Роберт (р. 1928) - американский химик-органик. Димрот Отто (1872-1940) - немецкий химик-органик.

Холодильник Фридерихса (рис. 58, е). В этом холодильнике пар омывает змеевиковую трубку с проточной водой и стенки внутренней широкой цилиндрической трубки, снаружи которой течет вода, поступающая из змеевика. Этот холодильник с ин­тенсивным охлаждением пара является в сущности комбинаци­ей холодильников Вейгеля - Либиха и Димрота. Он очень эф­фективен для фракционной перегонки жидких смесей, так как в нем конденсат практически не задерживается.

Чтобы улучшить работу холодильников с рубашкой, усилив перенос теплоты, создают турбулентный поток охлаждающей жидкости. Для этого трубки подачи и отвода жидкости рубашки припаивают так, чтобы их оси были расположены тангенциаль­но по отношению к рубашке (рис. 58, ж). Тогда вода или другая охлаждающая жидкость начнет двигаться в холодильнике по спирали.

Штеделер Георг Андреас (1841-1871) - немецкий химик-органик.

Сокслет Фридрих (1848-1926) - немецкий агрохимик.

Для грубого измельчения технических продуктов применяют стальную ступку Абиха (рис. 60, а), изготовленную из вязкой, ударопрочной хромоникелевой стали. Конец стального пестика Д соприкасающийся с веществом, имеет насечку 4. Вещество дробят ударом молотка по пестику, поворачивая его после каж­дого удара. Окончательное измельчение и растирание вещества ведут путем вращения пестика с легким нажимом уже без при­менения молотка. Для удобства удаления измельченного мате­риала цилиндр 3 ступки делают съемным.

Абих Вильгельм Герман (1806—1886) — русский академик, геолог и географ. Исследователь Кавказа и Ирана.

Фарфоровые ступки (рис. 60, б) наиболее распространены в лабораториях. Для истирания вещества его насыпают в ступку на 1/3 ее объема. Сначала осторожными ударами пестика разби­вают крупные куски, доводя их до размеров пшеничного зерна, а затем медленно растирают круговыми движениями пестика, не прижимая его сильно к стенкам ступки. Во время измельчения вещество периодически счищают со стенок и пестика фарфоро­вым шпателем, собирая вещество к центру ступки. Гигроско­пичные и токсичные вещества измельчают, поместив ступку с пестиком в полиэтиленовый пакет, открытый верх которого завязывают у конца пестика. При измельчении завязанное место стараются удерживать рукой.

1 - пестик; 2 - фторопластовое кольцо; 3 -чилиндр_;4__насеч

Коха (б) и Петри (в)

Агатовые ступки по внешнему виду аналогичны фарфоровым и используются для тех же целей. Максимальная загрузка исти­раемого вещества в такой ступке не должна превышать 2 см³. Кристаллы кварца SiO₂, корунда AI₂O₃, касситерита Sn0₂ в других веществ с твердостью более 6 единиц по шкале Мооса в агатовых ступках растирать нельзя из-за их механической де­струкции. Потеря массы ступки и пестика (в %) при истирании корунда и кварца в фарфоровой ступке составляет соответствен­но 10,2 и 4,3, а в агатовой - 2,1 и 1,2.

Для смешивания легко истираемых веществ, в которых недо­пустимо присутствие примесей соединений металлов, использу­ют ступки из полистирола с пестиком из органического стекла

(см. разд. 1.3).

Платиновые чашки имеют форму фарфоровых; их применя­ют для упаривания растворов, содержащих фтороводородную кислоту и ее соли.

В фарфоровых чашках растворы упаривают либо на жидкост­ных банях, либо на воздушных или песчаных (см. разд. 6.1). Упаривать растворы в стеклянных и кварцевых чашках на пес­чаных банях не рекомендуется (см. разд. 1.1). При использова­нии платиновых чашек песок бани должен быть тщательно об­работан разбавленной хлороводородной кислотой для удаления из него примесей соединений железа.

Кох Роберт (1843-1910) - немецкий бактериолог. Открыл бактерии холеры, туберкулеза и сибирской язвы.

Петри Эдуард Юльевич (1854-1899) - русский антрополог и географ.
Тигли - конические сосуды из огнеупорных материалов для прокаливания или сжигания различных веществ в аналитиче­ских операциях (рис. 62, а-в). Изготавливают тигли из керами­ки, стекла и металлов. Внешний вид тигля из огнеупорного стекла марки "викор" приведен на рис. 62, а. Все тигли, как правило, снабжают крышками. Нагревают тигли либо в тигель­ных и муфельных печах (см. разд. 6.6), либо на газовых горелках VCM. разд. 6.2) без асбестированных сеток, размещая тигель в Фарфоровом треугольнике (см. рис. 14).

Фарфоровые тигли выдерживают нагрев до 1200 °С. Более термостойкими являются тигли из алунда (до 1500 °С), графита (в восстановительной атмосфере до 3000 °С). Изготавливают

тигли и из других огнеупорных материалов (см. разд. 1.2): карбидов титана и циркония (2700-3000 °С), диоксида циркония (2500 °С), оксидов бериллия и кальция (2400 °С).

Тигли из платины, серебра и никеля выдерживают нагрев без деформации соответственно до 1400, 700 и 1100 °С. Области применения тиглей из этих металлов определяются их хими­ческой устойчивостью (см. разд. 1.4).

Прокаливание вещества в токе инертного газа или газа-восстановителя ведут в платиновых и фарфоровых тиглях Розе (рис. 62, в). Крышка этого тигля снабжена трубкой, по которой в тигель подают нужный газ, предварительно тщательно его высушив (см. разд. 10.3).

Розе Генрих (1795-1864) - немецкий профессор аналитической химии.

На загрязнения, попадающие в химическую посуду из возду­ха часто не обращают внимания, так как они визуально часто незаметны. Между тем городской воздух содержит от 3*10^-6 до 2 *10^-5 г/л пыли, в которую входит Si0₂ (до 60%), AI₂O₃ (до 40%), Fe₂0₃ (До 16%), СаС0₃ (до 6%), MgC0₃ (до 0,8%), Pb (до 0,05%), соединения меди, натрия, хлориды, сульфаты и другие примеси. В частности, установлено, что в 6 М растворе HCL, оставленном на 8 сут в открытом стакане, появляется от 2*10^-6 по 5*10^-6 г свинца. Особенно много в воздухе химических лабо­раторий примесей хлороводорода, аммиака и хлорида аммония.

Грубые механические загрязнения удаляют с химической по­суды при помощи различных волосяных щеток и ершей с при­менением горячего раствора мыла или стирального порошка (применение металлических щеток и ершей не допускается!). Грубые загрязнения из стеклянных и кварцевых сосудов нельзя удалять при помощи песка, активированного угля, силикагеля и других твердых частиц, поскольку они могут оставить на по­верхности царапины, часто почти незаметные, но способствую­щие разрушению стекла. Если волосяным ершом не удается проникнуть к месту загрязнений, в мыльный раствор следует набросать обрезки фильтровальной бумаги или кусочки ткане­вых материалов, а затем многократно встряхнуть очищаемый сосуд.

После удаления грубых загрязнений органическим раствори­телем снимают оставшиеся жировые пятна. Этого можно до­стичь и обработкой посуды "острым" паром в течение 30-60 мин. Паровая обработка позволяет удалить с поверхности пятна воска, парафина, различных продуктов переработки неф­ти. Попутно происходит выщелачивание стекла, удаление из него полисиликатов щелочных металлов с одновременным их гидролизом и образованием на поверхности стекла своеобразной защитной пленки из диоксида кремния.

После этих операций для дальнейшей очистки используют специальные моющие смеси.

Хромовая смесь состоит из дихромата калия и концентриро­ванной серной кислоты (5-9 г К₂Сг₂0₇ или Na₂Cr₂07 на 100 мл концентрированной H₂S0₄). Эта смесь в результате реакции

К₂Сг₂О₇ + H₂S0₄  2Cr0₃ + K₂S0₄ + Н₂0

держит некоторое количество триоксида хрома - более силь­ного окислителя, чем дихромат калия и концентрированная серная кислота.

Смесь разрушает многие органические вещества и превращает пленки и пятна оксидов и других соединений металлов в хорошо растворимые в воде гидросульфаты и гидрохроматы.

Обработку посуды проводят под тягой, так как смесь выделяет ядовитый и летучий СгОз. Смесь становится непригодной, как только она приобретет зеленую окраску в результате восста­новления Cr^VI в Сг^III. Хранят смесь в толстостенном фарфоро­вом стакане, закрытом толстой стеклянной пластинкой.

Для хорошей очистки стеклянной и кварцевой посуды доста­точно наполнить эту посуду (или погрузить в смесь) подогретой до 50-60 °С смесью на 5-10 мин. Посуду, извлеченную из хро­мовой смеси, сначала промывают водопроводной водой, а затем несколько раз нагретой до 70-80 °С чистой водой до отсутствия в пробе ионов Сг₄^2- .

Хромовая смесь непригодна для очистки стеклянных порис­тых фильтров и других пористых масс из-за сильной адсорбции [Сг(Н₂0)_6]³⁺ и Сг₂ порами (фильтры-приобретают зеленую окраску). Ионы хрома не извлекаются из пор даже при много­кратном кипячении стеклянных фильтров в чистой воде.

Хромовая смесь не удаляет с поверхности сосудов такие за­грязнения как воск, парафин, керосин и различные продукты перегонки нефти. Нельзя удалить со стеклянной поверхности и остатки солей бария, образующих после обработки хромовой смесью плотно пристающий к стеклу сульфат бария.

Перед применением смесь Тарасова нагревают до 60-70 °С. Очищаемую химическую посуду выдерживают в смеси 10-15 мин, а затем тщательно промывают чистой водой. Установлено, что такая обработка приводит к практически полному удалению примесей железа, кальция, меди, фосфора и серы в виде раз­личных соединений, с поверхности извлекаются даже мельчай­шие частицы сульфата бария и оксида алюминия.

Тарасов Сергей Федорович (1902-1978) - русский полковник инженерно-химических войск.
Среди других комплексообразователей наиболее подробно изучено действие на поверхностные примеси дитизона и диэтилдитиокарбамата натрия.

Дитизон (дифенилтиокарбазон) C₆H₅N=NC(S)(NH)₂C₆Hs в виде 0,001%-го раствора в СCl₄ зеленого цвета обладает способ­ностью к групповому переводу в раствор соединений многих элементов, особенно Hg^(II), Pd¹¹, Te^IV, Ag¹, Cu¹¹, Bi, Zn и Fe^III, в форме дитизонатов. Даже обычная дистиллированная вода, всегда содержащая микропримеси соединений некоторых из перечисленных выше элементов, реагирует с дитизоном.

Химическую посуду встряхивают с раствором дитизона в те­чение 5-10 мин, затем ополаскивают водно-спиртовым раство­ром и чистой водой.

Таким же групповым действием по удалению сорбированных на поверхности стекла или кварца обладает 1-3%-й водный рас­твор диэтилдитиокарбамата натрия NaS(С₂H₅)₂NCS.

Если известно, с какими веществами работали в химической посуде до ее очистки, то целесообразно подобрать селективный комплексообразователь: например, для удаления соединений меди, железа, кобальта и никеля подходит 6-10%-й водный рас­твор купферона C₆H₅N(ONH₄)NO. После этого реагента посуду промывают разбавленной (1:1) _HNO3 и затем чистой водой.

Приведем еще несколько практических рецептов для очистки стеклянной посуды. Если необходимо удалить следы керосина, Применяют водную суспензию Са(ОН)₂ (10 мл на каждые 100 мл объема посуды). Энергичное встряхивание повторяют 3-4 раза с новой порцией суспензии.

Очень хорошо удаляет поверхностные загрязнения диоксид азота N0₂. Для получения его в очищаемую посуду наливают 3 мл концентрированной HNO₃ и 1 мл этанола. Посуду закры­вают полиэтиленовый пробкой с капилляром и оставляют в вы­тяжном шкафу на некоторое время. Затем сосуд тщательно опо­ласкивают чистой водой до отрицательной пробы на анион NO₃.

Во всех случаях полезно знать, чем загрязнена посуда, тогда проще подобрать и соответствующее моющее средство.

Платиновую посуду очищают с помощью перечисленных реагентов. Если они не помогают, то, например, в платиновом тигле плавят дисульфат калия K₂S₂O₇, насыпая его до верхней кромки тигля. Плавят осторожно, постепенно нагревая тигель. Расплав быстро выливают в сухой песок, а тигель с приставшим к его стенкам застывшим расплавом опускают в кипящую чис­тую воду до полного растворения корки образовавшегося K₂SO₄.

Для удаления примесей с поверхности платиновой посуды предлагают также расплавлять в ней смесь карбоната и тетрабората натрия Na₂B₄0₇, взятых в соотношении 3:1. Механическую очистку платиновой посуды проводят тонкими порошками ВаСОз или смесью пудры из AI₂O₃ и MgO. Неровности поверх­ности чашек и тиглей устраняют круглым куском агата или де­ревянной болванкой из дуба или бука.

Сушка. Вымытую посуду высушивают, предпринимая все ме­ры предосторожности от загрязнения ее примесями воздушной среды.

Для этой цели используют приборы, снабженные уст­ройствами для подогрева и обеспыливания воздуха, подаваемого по полипропиленовым трубкам, на которые надевают вымытую посуду (рис. 63, а). Отсасывается воздух через отверстия, распо­ложенные у основания трубок, и снова направляется для подо­грева и обеспыливания. Фирмы выпускают и простые штативы-сушилки (рис. 63, б), изготовленные, как правило, из полимер­ных материалов. Такие сушилки располагают над раковинами или специальными поддонами для сбора стекающей воды-Трубки или штыри всех сушилок регулярно протирают филь­тровальной бумагой и закрывают неиспользуемые держатели посуды удлиненными стеклянными пробирками.

Для сушки посуды используют и обычный сушильный шкаф (см. разд. 6.10).

Вымытую посуду сушат в нем при 80-105 °С, располагая ее на эмалированных поддонах или в кюветах из полипропилена . Высушенную посуду для охлаждения оставляют на некоторое время в выключенном сушильном шкафу, а затем переносят в специальный бокс для хранения или в большой эксикатор (см. рис. 32), свободный от осушителя.

Допускается сушка отмытой посуды ополаскиванием сначала чистым этанолом, а затем диэтиловым эфиром или ацетоном. Спирт удаляет воду с поверхности, а эфир или ацетон смывают пленку спирта и легко испаряются со стенок сосуда.


Рис. 63. Штативы сушилок (а, б) и пульверизаторы (в, г):

I - трубка подачи воздуха; 2 – капилляр
Методом контроля чистоты отмытой стеклянной и кварцевой поверхности является наблюдение за поведением на ней водя­ной пленки. Если поверхность свободна от примесей гидрофоб­ных веществ (малорастворимые, не взаимодействующие с водой вещества), то водяная пленка распределяется тонким равномер­ным слоем, смачивая всю поверхность сосуда без разрывов в водяной пленке. Загрязненная поверхность смачивается водой неравномерно, отдельными участками. Минимальное количе­ство обнаруживаемых этим визуальным методом загрязнений составляет 1*10^-7-1*10^-5 г/см².

Более чувствительным является метод распыления чистой во­ды на отмытую поверхность при помощи пульверизаторов (рис. 63, в). При отсутствии гидрофобных загрязнений мельчайшие капельки воды будут смачивать поверхность и покрывать ее сплошной водяной пленкой. В местах же загрязнений будет наблюдаться скопление капель. Метод позволяет обнаружить 2*10^{- 8}-3*10^-7 г/см² гидрофобного вещества.

Правдин П.В. Лабораторные приборы и оборудование из стекла. М.: Химия,

Лабораторная химическая посуда, каталог, М.: Академиздат, 1963.

Лукс Г. Экспериментальные методы в неорганической химии. М.: Мир,

Лабораторная техника органической химии/Под ред. Б.Кейла, перевод _с

чешского. М.: Мир, 1966.

Павлов В.П., Макевнин М.П. Стеклянная аппаратура для производства чис­тых веществ. М.: Машиностроение, 1972.

Степин Б.Д. Хранение особо чистых веществ. Химическая промышленность 1969. № 3, с. 52.

Степин Б.Д., Рябенко ЕЛ. и др. Исследование вымывания неорганических примесей из фторопласта-4. Труды ИРЕА, 1976. В. 38, с. 100.

Тарасов С.Ф., Синегуб-Лавренко А.А. и др. Составы для отмывания поверхности изделий из полимерных материалов. Труды ИРЕА, 1969. В. 31, с. 482.

Блюм Г.З. и др. Методы фасовки высокочистых жидкостей. Ц-НИИТЭХИМ, 1985.