تجفيف الأواني الزجاجية
فئة1. تجفيف الفرن
ملاحظة: أثناء عملية التجفيف باللهب ، لا يحتوي أبدا على أي مذيب أو قضيب التحريك المغناطيسي داخل القارورة أو أي من الكواشف ما لم يطلب الإجراء ذلك على وجه التحديد. (ومع ذلك ، عند إجراء تفاعل Grignard ، لا بأس من ترك نشارة المغنيسيوم في القارورة أثناء التجفيف باللهب).
فئة < ص = "jove_title" >3. التجفيف بالأسيتونتجفيف المذيبات
فئة1. التجفيف بمعدن الصوديوم النشط
2. تجفيف الكواشف الصلبة
3. تجفيف الكواشف الصلبة الحساسة للحرارة
يجب إجراء التفاعلات الكيميائية الحساسة للرطوبة في بيئة لا مائية أو خالية من الماء.
يمكن أن تتفاعل الكواشف والمواد المتفاعلة أحيانا مع الماء أو تمتصه من الغلاف الجوي. إذا حدث هذا ، يمكن أن تتغير الخصائص الكيميائية أو الفيزيائية للكواشف ، ولن يحدث التفاعل المطلوب أو يؤدي إلى عائد ضعيف.
لمنع حدوث تفاعلات غير مرغوب فيها مع الماء ، يتم إجراء تفاعلات حساسة تحت جو خامل ، مثل النيتروجين أو الأرجون ، باستخدام الكواشف والمعدات اللامائية. يجب إجراء تفاعلات حساسة للغاية للماء داخل صندوق القفازات الذي يمكنه الحفاظ على بيئة لا مائية. سيوضح هذا الفيديو كيفية تجفيف الأواني الزجاجية والمذيبات والكواشف بشكل صحيح من أجل إجراء تفاعل لا مائي.
يتسبب التركيب الكيميائي للزجاج في طبقة من الماء لتغطية السطح الذي يجب إزالته قبل تحضير تفاعل لا مائي. غالبا ما تستخدم الحرارة أو الأسيتون لإزالة هذه الطبقة من الأواني الزجاجية النظيفة قبل الاستخدام.
تمتص العديد من المذيبات أيضا الماء من البيئة ويجب تجفيفها قبل الاستخدام. غالبا ما تستخدم اللقطات المذيبة أو المجففات لإزالة الماء قبل إعداد التفاعل.
تستخدم اللقطات المذيبة المعادن القلوية مثل الصوديوم للتفاعل مع الماء وترك محتوى مائي متبقي يبلغ حوالي 10 أجزاء في المليون.
المجففات هي مواد صلبة عالية الاسترطاب، مما يعني أنها تمتص الماء بسهولة. تستخدم بعض المجففات ، مثل كبريتات الصوديوم ، لإزالة الماء من كميات صغيرة من المذيب العضوي ويجب تصفيتها قبل الاستخدام الآخر.
المناخل الجزيئية هي المجففة الأكثر استخداما وتستخدم لتجفيف كميات أكبر من المذيبات. وهي مصنوعة من مادة صغيرة يسهل اختراقها تتكون من سيليكات الصوديوم والكالسيوم.
تعمل المناخل الجزيئية عن طريق حبس الماء داخل الخرز وإزالته بشكل فعال من المذيب. بمجرد استخدامها يمكن تجديدها في الفرن.
أخيرا ، هناك طرق متعددة لتجفيف الكواشف الصلبة. أحدهما عن طريق تخزينه في مجموعة فرن 15-20 °C تحت نقطة انصهاره. تدفع الحرارة الماء من الكاشف تاركة وراءها مركبا جافا.
إذا تعذر تسخين المادة الصلبة أو كانت نقطة انصهارها منخفضة جدا ، فيمكن تجفيفها في مجفف فراغ. بمجرد أن يجف ، يمكن تخزين الكاشف اللامائي في زجاجة تحت جو خامل داخل المجفف.
الآن بعد أن رأيت المفاهيم الكامنة وراء تجفيف المعدات والكواشف للتفاعلات اللامائية ، دعنا نلقي نظرة فاحصة ونرى كيف يتم ذلك في المختبر.
لتجفيف الأواني الزجاجية في الفرن ، قم أولا بتجميع جميع المكونات المطلوبة لجهاز التفاعل. قم بإزالة جميع القطع غير المصنوعة من الزجاج مثل محبس قارورة Schlenk.
ضع الأواني الزجاجية في فرن تجفيف مضبوطة على 125 درجة مئوية واخبزيها لمدة 24 ساعة على الأقل قبل الاستخدام.
بعد 24 ساعة ، ارتد قفازات واقية من الحرارة وأخرج الأواني الزجاجية من الفرن. قم بتجميع الجهاز بينما لا تزال الأواني الزجاجية ساخنة.
عندما يتم تجميع الأواني الزجاجية بالكامل وتبريدها ، اغسل الجهاز بغاز خامل مثل النيتروجين. أخيرا ، أضف أي قطع تمت إزالتها قبل التجفيف. الأواني الزجاجية جاهزة الآن للتفاعل اللامائي
خيار أسرع من الأواني الزجاجية لتجفيف الفرن هو استخدام موقد بنسن. لا ينبغي تجفيف بعض الأواني الزجاجية باللهب ، لذا تأكد من أن الإعداد آمن لتجفيفه قبل البدء. للبدء ، قم بإعداد الجهاز الكامل وإزالة جميع المكونات غير المصنوعة من الزجاج.
ارتد قفازات مقاومة للحرارة ، ثم أشعل موقد بنسن. ابدأ في تجفيف الأواني الزجاجية باللهب عن طريق تسخين الجزء السفلي من الجهاز. ادفع الماء خارج الإعداد عن طريق تحريك اللهب لأعلى. استمر في هذه العملية حتى يتوقف التعفير والتبخير.
انتظر حتى يبرد الجهاز إلى حوالي 60 درجة مئوية ، ثم استخدم قفازات مقاومة للحرارة وأضف باقي الجهاز الذي تمت إزالته قبل التجفيف باللهب.
لتجفيف المذيبات باستخدام المناخل الجزيئية ، قم أولا بإضافتها إلى وعاء زجاجي مستقر حراريا.
يجب أولا تجفيف المناخل للتشغيل السليم ، لذا ضع الحاوية في 300 إلى 350 °C الفرن واخبزها لمدة 3-3 1/2 ساعات.
عندما تجف الخرزات ، استخدم قفازات عالية المقاومة للحرارة لإزالة الحاوية وتخزينها في فرن تجفيف عند درجات حرارة أعلى من 120 درجة مئوية. بعد التجفيف ، يمكن تخزين المناخل الجزيئية لأسابيع قبل الاستخدام.
عند الحاجة ، قم بإزالة الخرزات من فرن التجفيف أو المجفف. اعمل بسرعة وقم بتغطية الحاوية من هذه النقطة فصاعدا لتقليل ملامسة الخرزات للمياه الجوية.
في حالة إزالة الخرز من الفرن ، اتركها تبرد إلى درجة حرارة الغرفة تقريبا.
قم بوزن الكمية اللازمة من الخرز النشط على الميزان. على سبيل المثال ، لتحقيق كتلة 10٪ لحجم الخرز في زجاجة 500 مل من المذيبات ، يلزم وجود 50 جم من الخرز.
أضف الخرز إلى المذيب. بالنسبة للمذيب المتطاير ، مثل ثنائي كلورو الميثان ، اترك الغطاء أعلى الزجاجة ولكن انتظر بضع دقائق قبل شد الغطاء بالكامل لتجنب تراكم الضغط.
أغلق المنطقة المحيطة بالغطاء عن طريق لفه ب Parafilm لمنع الرطوبة. قم بتخزين المذيب مع الخرز لمدة 24 ساعة على الأقل. بعد ذلك ، يمكن استخدام المذيب اللامائي في التفاعل.
بدلا من ذلك ، يمكن استخدام اللقطات المذيبة التي تستخدم معدن الصوديوم والبنزوفينون لتجفيف المذيبات.
غالبا ما تذوب الكواشف الصلبة في المذيبات العضوية. قبل إزالة السائل واستعادة الكاشف الصلب ، يجب إزالة الماء الزائد من المحلول.
احصل على وعاء جاف وأضف المحلول. بعد ذلك ، أضف عامل تجفيف إلى الحاوية باستخدام ملعقة. سوف يتكتل عامل التجفيف معا في البداية ، لكنه يستمر في الإضافة حتى لا يتكتل عامل التجفيف المضاف حديثا ويتحرك بحرية.
قم بتغطية الحاوية بسدادة أو ورق ألومنيوم واترك المحلول لمدة 1 ساعة على الأقل.
لإزالة عامل التجفيف الزائد ، قم بتجميع جهاز الترشيح بالفراغ باستخدام قمع Büchner وقارورة الذراع الجانبية. أضف ورق الترشيح إلى مسار Büchner ، ثم قم بتشغيل المكنسة الكهربائية.
صب الطور العضوي ببطء في قمع Büchner. تجنب نقل عامل التجفيف ، حيث قد يسد الفلتر. عندما يتم نقل معظم السائل إلى القمع وتصريفه في القارورة أدناه ، أضف الباقي مع عامل التجفيف واتركه لبضع دقائق.
قم بإيقاف تشغيل المكنسة الكهربائية ونقل المحلول المصفى إلى قارورة سفلية مستديرة جافة. قم بتوصيل القارورة ذات القاع المستدير بمبخر دوار وقم بإزالة كل المذيبات تحت ضغط منخفض. يجب أن يكون الصلب أو السائل المتبقي جافا الآن.
لتجفيف كاشف صلب بالفعل ، ضع المركب في وعاء مفتوح وحدد وزنه. ثم ضعه في فرن تجفيف مضبوطة على درجة حرارة أقل من نقطة انصهار المادة الصلبة. اترك الكاشف يجف لعدة ساعات داخل الفرن.
أخرجي الوعاء من الفرن وضعيه في مجفف. ثم اترك العينة لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة. أعد وزن وتأكد من أن الكتلة أقل مما كانت عليه قبل تجفيف الفرن. كرر خطوات التجفيف حتى لا يتغير الوزن. عندما يحدث هذا ، يكون الكاشف جافا بدرجة كافية.
إذا لم يكن الكاشف بحاجة إلى الاستخدام على الفور ، فقم بغسل الحاوية بغاز خامل مثل النيتروجين ولف البارافيلم حول الغطاء. ضع الحاوية داخل مجفف وقم بتخزينها حتى تكون هناك حاجة إلى الكاشف.
تستخدم التفاعلات اللامائية في مجموعة متنوعة من توليفات الكيمياء العضوية المهمة.
مثال كلاسيكي للتفاعل الذي يجب إجراؤه في ظل ظروف لامائية هو تفاعل جرينارد. في الخطوة الأولى من التفاعل ، من الضروري ألا تكون حتى أصغر آثار الماء موجودة. في وجود الماء ، سيعمل كاشف Grignard بشكل تفضيلي كقاعدة ، مما يؤدي إلى فقدان النشاط النووي وتشكيل منتجات ثانوية غير مرغوب فيها.
يجب إجراء العديد من التوليفات العضوية في ظروف شديدة الجفاف ، كما هو الحال مع هذا المثال لتخليق المغناطيس العضوي. مادة السلائف في هذه الحالة ، معدن الصوديوم ، هي نارية ، مما يعني أنها حساسة للغاية للرطوبة ويمكن أن تكون قابلة للاشتعال أو حتى قابلة للانفجار عند ملامستها للرطوبة في الهواء.
بطاريات الليثيوم أيون حساسة للغاية للرطوبة ويجب تجميعها في صندوق قفازات أو غرفة جافة. يتكون القطب السالب من مركب ليثيوم ، بينما يحتوي المنحل بالكهرباء على ملح الليثيوم المهلجن. نظرا لأن الليثيوم حساس للرطوبة ، فإن أي مياه ضئيلة يتم إدخالها في خلية البطارية نفسها ستقلل من السعة.
لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لإعداد الكواشف والمعدات اللامائية. يجب أن تفهم الآن كيفية تحضير الأواني الزجاجية والمذيبات والكواشف التي تكون جميعها غير مائية لاستخدامها في التفاعلات الكيميائية.
شكرا للمشاهدة!
المصدر: مختبر الدكتورة دانا لاشلي - كلية ويليام وماري
أظهر بواسطة: تيموثي بيك ولوكاس أرني
العديد من التفاعلات في الكيمياء العضوية حساسة للرطوبة ويجب إ…
الفصول في هذا الفيديو
0:00
Overview
1:03
Principles of Preparing Anhydrous Reagents and Equipment
3:03
Drying Glassware
4:42
Drying Solvents
6:21
Drying Reagents
8:39
Applications
9:56
Summary
2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.