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Eine Schlenk-Anlage ist ein Laborgerät, das den sicheren Umgang mit luft- und wasserempfindlichen Chemikalien ermöglicht.
Eine Schlenk-Anlage benötigt Vakuum, Inertgas und kryogene Temperaturen. Es muss mit Vorsicht betrieben werden, um Geräteausfälle und damit die Freisetzung gefährlicher Chemikalien zu vermeiden. In diesem Video werden die potenziellen Gefahren im Zusammenhang mit der Schlenk-Leitung und die für ihre sichere Verwendung erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen erläutert. Weitere Informationen über die Funktionsweise und die Anwendungen der Schlenk-Linie finden Sie im Video von JoVE zum Thema "Schlenk Lines Transfer of Solvent".
Zunächst gehen wir kurz auf die Komponenten einer Schlenk-Anlage ein. Eine Schlenk-Linie besteht aus einem Paar Glasröhren, die zusammen als "Doppelverteiler" bezeichnet werden. Ein Rohr ist mit einer Vakuumpumpe verbunden, das andere mit einer Inertgasquelle. Ein Schlenk-Kolben oder eine andere Vorrichtung wird über ein Zweiwegeventil mit dem Doppelverteiler verbunden, das den Zugang entweder zur Unterdruckleitung oder zur Inertgasleitung ermöglicht, aber niemals beide gleichzeitig.
Schauen wir uns die Vakuumleitung genauer an. Die Vakuumleitung ist an einem Ende abgedichtet. Das andere Ende ist mit einer Kühlfalle verbunden, die wiederum mit der Vakuumpumpe verbunden ist. Ein Schlenk-Kolben, der dieser Leitung ausgesetzt ist, wird evakuiert, und die Gase werden in die Kühlfalle geleitet, einen Glasbehälter, der in flüssigen Stickstoff getaucht ist. Es friert flüchtige organische Stoffe ein und schützt so die Pumpe vor Beschädigungen und den Benutzer vor Exposition. Zu den potenziellen Gefahren der Vakuumleitung gehören das Implodieren von Glas unter Vakuum und die Sicherheitsrisiken, die mit flüssigem Stickstoff verbunden sind.
Als nächstes wenden wir uns der Inertgasleitung zu. Das Inertgas, in der Regel Stickstoff oder Argon, wird durch ein Ventil geregelt und durchläuft oft ein Trockenmittel, bevor es in die Schlenk-Leitung gelangt. Ein Schlenk-Kolben, der dieser Leitung ausgesetzt ist, wird mit dem Inertgas gefüllt. Das überschüssige Gas verlässt dann über einen Mineralöl-Bubbler die Anlage, um zu verhindern, dass Luft in die Schutzgasleitung gelangt. Zu den potenziellen Gefahren dieser Leitung gehören das Explodieren des Glases aufgrund von Überdruck und die Exposition der Inertgasleitung gegenüber dem Vakuum.
Es ist wichtig, dass bei der Einrichtung des Gerätes regelmäßige Sicherheitsüberprüfungen durchgeführt werden.
Die Schlenk-Linie wird in einem Abzug montiert und mit abgesenktem Flügel betrieben, um den Benutzer vor unbeabsichtigter Exposition zu schützen. Ein Explosionsschutz kann zusätzlich verwendet werden, wenn mit sehr empfindlichen Reagenzien gearbeitet wird. Tragen Sie eine Schutzbrille oder einen Gesichtsschutz, einen schwer entflammbaren Laborkittel und kryogene Handschuhe, wenn Sie mit flüssigem Stickstoff arbeiten.
Überprüfen Sie die Schläuche auf Risse oder andere Defekte, bevor Sie den Doppelverteiler an die Vakuumpumpe und die Schutzgasleitung anschließen. Stellen Sie sicher, dass sich genügend Öl im Ölsprudler befindet.
Die Schlenk-Leitung enthält Rückschlagventile, um einen Rückfluss von Luft in das System zu verhindern, sowie Überdruckventile am Doppelverteiler und an der Kühlfalle. Die Steckverbinder verwenden Glasklemmen, die mit Bügelklemmen und luftdichten O-Ringen abgedichtet sind. Stellen Sie sicher, dass diese Ventile und Anschlüsse nicht beschädigt sind. Tragen Sie Vakuumfett auf die Gläser an der Schnittstelle zwischen den Oberflächen auf.
Trocknen Sie den Schlenk-Kolben und andere Glaswaren im Ofen oder im Flammen. Überprüfen Sie die Gläser und den Doppelverteiler auf Risse. Gerissenes Glas kann unter Vakuum implodieren, die Reagenzien der Atmosphäre aussetzen und den Benutzer verletzen. Verschließen Sie den Schlenk-Kolben vorsichtig mit einem Gummiseptum oder einem Mattglasadapter, bevor Sie ihn an die Leitung anschließen.
Nachdem wir nun die vorläufigen Vorsichtsmaßnahmen gesehen haben, wenden wir uns den Sicherheitsbedenken beim Betrieb der Schlenk-Linie zu.
Eine potenzielle Gefahr ist die Bildung von flüssigem Sauerstoff in der Kühlfalle. Flüssiger Sauerstoff ist extrem explosiv. Um seine Bildung zu verhindern, starten Sie die Vakuumpumpe und evakuieren Sie die Vakuumleitung, bevor Sie die Kühlfalle in den Flüssigstickstoff-Dewar eintauchen. Lassen Sie die Kühlfalle niemals mit flüssigem Stickstoff in Kontakt kommen, es sei denn, die Vakuumpumpe läuft, und öffnen Sie niemals die Vakuumleitung für Luft, während der Dewar an Ort und Stelle ist.
Flüssiger Sauerstoff kann sich auch bilden, wenn während des Experiments versehentlich Luft in die Kühlfalle gelangt. Überprüfen Sie die Kühlfalle auf eine hellblaue Flüssigkeit. Wenn es entdeckt wird, die Reaktion abschrecken und Hilfe anfordern, aber das Gerät unter Vakuum und flüssigem Stickstoff halten. Es ist erst dann sicher, das Vakuum zu stoppen und den Dewar zu entfernen, wenn der flüssige Sauerstoff in der Pumpe verdampft.
Bei Arbeiten mit der Schutzgasleitung ist die Schutzgaszufuhr und der Durchfluss regelmäßig mit dem Schutzgassprudler zu überprüfen. Die Durchflussrate sollte etwa eine Blase pro Sekunde betragen, wenn der Schlenk-Kolben zur Leitung hin offen ist, andernfalls etwas größer. Die Blasenbildung sollte am Ölsprudler jederzeit sichtbar sein. Wenn keine Blasen zu sehen sind, schließen Sie die Inertgasquelle, um einen Überdruck der Leitung zu verhindern.
Wenn das Inertgas mit dem Vakuum in Berührung kommt, wird es drucklos, wodurch das Rückschlagventil schließt oder Mineralöl in die Inertleitung zurückfließt, gefolgt von Luft. Schalten Sie in diesem Fall die Pumpe aus und schließen Sie alle Ventile.
Beim Spülen der Schlenk-Leitung oder eines Schlenk-Kolbens das Ventil sehr langsam drehen. Dadurch wird verhindert, dass Glaswaren durch schnelle Druckänderungen reißen. Vor der Zugabe der Reagenzien ist der Schlenk-Kolben langsam der inerten Leitung auszusetzen, um eine Druckentlastung der inerten Leitung zu verhindern.
Vor der Entnahme eines luft- oder wasserempfindlichen Reagenzes ist die Spritze und die Nadel sowie die mit dem Septum verschlossene Reagenzflasche in der Inertgasleitung zu reinigen. Ziehen Sie das Reagenz aus der Flasche, achten Sie darauf, dass es überzieht, und tauchen Sie dann auf das richtige Volumen ein. Das Reagenz wird langsam in den Schlenkkolben gegeben und die Nadelspitze gegebenenfalls in ein Becherglas mit Abschreckmittel gelegt.
Nachdem die Reaktion abgeschlossen und abgeschreckt ist, entfernen Sie den flüssigen Stickstoff Dewar. Schalten Sie dann die Pumpe aus.
Sie haben gerade die Einführung von JoVE in den sicheren Betrieb der Schlenk-Linie gesehen. Sie sollten jetzt mit dem Design, dem Betriebsverfahren und den Sicherheitsvorkehrungen vertraut sein. Danke fürs Zuschauen!