כימיה אורגנית

מקור: המעבדה של ד"ר ריאן ריצ'רדס — בית הספר של קולורדו של מוקשים קטליזה היא בין התחומים החשובים ביותר של הטכנולוגיה המודרנית ומהווה כיום כ-35% מהתוצר המקומי הגולמי (תמ"ג) וקיום של כ-33% מהאוכלוסייה העולמית באמצעות דשנים המיוצרים באמצעות תהליך הבר. 1 זרזים הם מערכות המאפשרות תגובות כימיות על ידי הורדת אנרגיית ההפעלה והשפעה על הסלקטיביות. קטליזה תהיה טכנולוגיה מרכזית בהתמודדות עם אתגרי האנרגיה והסביבה של העידן המודרני.

מקור: המעבדה של ד"ר פיליפ מילר — אימפריאל קולג ' בלונדון ניסויים כימיים רבים דורשים טמפרטורות גבוהות לפני כל תגובה נצפתה, אולם פתרונות חימום של מגיבים יכול להוביל לאובדן מגיבים ו /או ממס באמצעות אידוי אם נקודות הרתיחה שלהם נמוכות מספיק. על מנת להבטיח שאין אובדן של מגיבים או ממס, מערכת reflux משמש על מנת לדחוס את כל האדים המיוצרים על חימום ולהחזיר את ה עיבויים אלה לכלי התגובה.

מקור: המעבדה של ד"ר דנה לאשלי - מכללת ויליאם ומרי הדגמה: מאט סמית' כאשר קשרים חדשים נוצרים במהלך תגובה כימית, זה דורש כי המינים המעורבים (אטומים או מולקולות) לבוא בסמיכות רבה ולהתנגש זה בזה. ההתנגשויות בין מינים אלה תכופות ויעילות יותר ככל שהמהירות שבה מולקולות אלה נעות גבוהה יותר. כלל אצבע נפוץ, אשר שורשיו במשוואת ארניוס1, קובע כי העלאת הטמפרטורה על ידי 10 K יהיה בערך להכפיל את קצב התגובה, והעלאת הטמפרטורה על ידי 20 K יהיה פי ארבעה את הקצב: (1) משוואה (1) נמצאת לעתים קרובות בצורתה הלוגריתמית:

מקור: הסין-צ'ון צ'יו וטיילר ג'יי מורין, המעבדה של ד"ר איאן טונקס – אוניברסיטת מינסוטה טווין סיטיז קווי שלנק וקווי ואקום גבוהים משמשים שניהם כדי לא לכלול לחות וחמצן מתגובות על ידי הפעלת תגובות תחת לחץ יתר קל של גז אינרטי (בדרך כלל N2 או Ar) או תחת ואקום. העברת ואקום פותחה כשיטה להפריד ממיסים (reagents נדיפים אחרים) מסוכני ייבוש (או סוכנים אחרים שאינם נדיפים) ולחלק אותם לכלי תגובה או אחסון תוך שמירה על סביבה ללא אוויר. בדומה זיקוקים תרמיים, העברת ואקום מפרידה ממסים על ידי אידוי ו עיבוי אותם בכלי...

מקור: המעבדה של ד"ר ניל ברנדה — אוניברסיטת סיימון פרייזר Degassing מתייחס לתהליך שבו גזים מומסים מוסרים מנוזל. נוכחות של גזים מומסים כגון חמצן או פחמן דו חמצני יכולה לעכב תגובות כימיות המשתמשות בריאגנטים רגישים, להפריע למדידות ספקטרוסקופיות, או לגרום להיווצרות בועה לא רצויה. מספר טכניקות שונות זמינות עבור נוזלים degassing; חלקם כוללים חימום, תסיסה קולית, הסרה כימית של גזים, החלפה עם גז אינרטי על ידי מבעבע ו- freeze-משאבת הפשרה רכיבה על אופניים. רכיבה על אופניים להפשיר משאבת הקפאה היא שיטה...

מקור: המעבדה של ד"ר דנה לאשלי - מכללת ויליאם ומריהפגינו: טימותי בק ולוקאס ארני תגובות רבות בכימיה אורגנית רגישות ללחות ויש לבצען תחת הדרה זהירה של מים. במקרים אלה ריאגנטים יש זיקה גבוהה להגיב עם מים מן האטמוספירה ואם עזב חשוף התגובה הרצויה לא תתקיים או לתת תשואות גרועות, כי המגיבים משתנים כימית. על מנת למנוע תגובות לא רצויות עם H2O תגובות אלה צריכות להתבצע תחת אווירה אינרטית. אטמוספרה אינרטית נוצרת על ידי הפעלת התגובה תחת גז חנקן, או במקרים רגישים יותר, תחת גז אצילי כגון ארגון. כל מרכיב בתגובה...

מקור: המעבדה של ד"ר ג'ימי פרנקו - מכללת מרימק Recrystallization היא טכניקה המשמשת לטיהור תרכובות מוצקות. 1 מוצקים נוטים להיות מסיסים יותר בנוזלים חמים מאשר בנוזלים קרים. במהלך recrystallization, תרכובת מוצקה טמפורה מומסת בנוזל חם עד הפתרון רווי, ולאחר מכן הנוזל מותר להתקרר. 2 התרכובת צריכה ליצור גבישים טהורים יחסית. באופן אידיאלי, כל זיהומים הקיימים יישארו בתמיסה ולא ישולבו בגבישים הגדלים (איור 1). לאחר מכן ניתן להסיר את הגבישים מהפתרון על ידי סינון. לא כל המתחם ניתן לשחזור — חלקם יישארו בפתרון...

מקור: המעבדה של ד"ר אנה גארסיה-סאז — אוניברסיטת טובינגן רוב הדגימות של עניין הם תערובות של רכיבים רבים ושונים. הכנת דוגמה, שלב מפתח בתהליך האנליטי, מסירה הפרעות שעשויות להשפיע על הניתוח. ככזה, פיתוח טכניקות הפרדה הוא מאמץ חשוב לא רק באקדמיה, אלא גם בתעשייה. דרך אחת להפריד תערובות היא להשתמש במאפייני המסיסות שלהם. במאמר קצר זה נעסוק בפתרונות מימיים. המסיסות של תרכובת עניין תלויה (1) כוח יוני של פתרון, (2) pH, ו -(3) טמפרטורה. על ידי מניפולציה עם שלושת הגורמים האלה, מצב שבו המתחם הוא מסיס יכול...

מקור: המעבדה של ד"ר ג'יי דיינר — אוניברסיטת העיר ניו יורק מיצוי הוא צעד מכריע ברוב הניתוחים הכימיים. זה כרוך בהסרת הניתוח מטריצת המדגם שלו והעברתו לשלב הנדרש לזיהוי וכימות ספקטרוסקופיים או כרומטוגרפיים. כאשר המדגם הוא מוצק השלב הנדרש לניתוח הוא נוזל, התהליך נקרא מיצוי נוזל מוצק. צורה פשוטה וישימה באופן רחב של מיצוי נוזל מוצק כרוכה בשילוב מוצק עם ממס שבו הניתוח מסיס. באמצעות עצבנות, מנתח מחיצות לתוך השלב הנוזלי, אשר לאחר מכן ניתן להפריד מן מוצק באמצעות סינון. הבחירה של ממס חייב להיעשות על סמך...

מקור: ד"ר מלאני פריביסקו ין וגרייס טאנג — המכון הטכנולוגי של קליפורניה אידוי סיבובי היא טכניקה הנפוצה ביותר בכימיה אורגנית כדי להסיר ממס מנקודת רתיחה גבוהה יותר של תרכובת עניין. המאייד הסיבובי, או "rotovap", הומצא בשנת 1950 על ידי הכימאי ליימן ס. קרייג. השימוש העיקרי של rotovap הוא לייבש ולטהר דגימות עבור יישומים במורד הזרם. המהירות והיכולת שלה להתמודד עם כמויות גדולות של ממס להפוך אידוי סיבובי שיטה מועדפת של הסרת ממס במעבדות רבות, במיוחד במקרים מעורבים ממיסים נקודת רתיחה נמוכה.

מקור: המעבדה של ד"ר ניקולס לידבייטר — אוניברסיטת קונטיקט זיקוק הוא אולי טכניקת המעבדה הנפוצה ביותר המועסקת על ידי כימאים לטיהור נוזלים אורגניים. תרכובות בתערובת עם נקודות רתיחה שונות נפרדות לרכיבים בודדים כאשר התערובת מזוקקת בקפידה. שני סוגי זיקוק העיקריים הם "זיקוק פשוט" ו "זיקוק שברים", ושניהם נמצאים בשימוש נרחב במעבדות כימיה אורגנית. זיקוק פשוט משמש כאשר הנוזל הוא (א) טהור יחסית (המכיל לא יותר מ 10% מזהמים נוזליים), (ב) יש מרכיב לא נדיף, כגון מזהם מוצק, או (ג) מעורבב עם נוזל אחר עם נקודת...

מקור: המעבדה של ד"ר ג'ימי פרנקו - מכללת מרימק קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן היא שיטה המשמשת בדרך כלל לקביעת הסידור המרחבי של אטומים במוצק גבישי, המאפשר קביעת הצורה התלת ממדית של מולקולה או קומפלקס. קביעת המבנה התלת מימדי של תרכובת היא בעלת חשיבות מיוחדת, שכן המבנה והתפקוד של המתחם קשורים קשר הדוק. מידע על המבנה של המתחם משמש לעתים קרובות כדי להסביר את ההתנהגות שלה או תגובתיות. זוהי אחת הטכניקות השימושיות ביותר לפתרון המבנה התלת מימדי של מתחם או מורכב, ובמקרים מסוימים זו עשויה להיות השיטה היחידה בת...

מקור: המעבדה של ד"ר יורי בולשן - המכון הטכנולוגי של אוניברסיטת אונטריו כרומטוגרפיה של שכבה דקה (TLC) היא שיטה כרומטוגרפית המשמשת להפרדת תערובות של תרכובות לא נדיפות. לוחית TLC מורכבת משכבה דקה של חומר סופח (הפאזה הנייחת) הקבועה לתמיכה מוצקה מתאימה כגון פלסטיק, אלומיניום או זכוכית1. הדגימה ותרכובות הייחוס מומסות בממס מתאים ומוחלות ליד הקצה התחתון של לוחית ה-TLC בנקודות קטנות. לוחית ה-TLC מפותחת על ידי טבילת הקצה התחתון בממס המתפתח המורכב משלב נייד מתאים. פעולה נימית מאפשרת לשלב הנייד לנוע במעלה...

מקור: המעבדה של ד"ר ג'ימי פרנקו - מכללת מרימק כרומטוגרפיה של עמודה היא אחת הטכניקות השימושיות ביותר לטיהור תרכובות. טכניקה זו משתמשת בשלב נייח, אשר ארוז בעמודה, ושלב נייד העובר דרך העמודה. טכניקה זו מנצלת את ההבדלים בקוטביות בין תרכובות, ומאפשרת להפריד בין המולקולות בקפדנות. 1 שני השלבים הניויים הנפוצים ביותר לכרומטוגרפיה של העמוד הם ג'ל סיליקה (SiO2)ואלומינה (Al2O3), כאשר השלבים הניידים הנפוצים ביותר הם ממיסים אורגניים. 2 הממסים שנבחרו לשלב הנייד תלויים בקוטביות של המולקולות המטוהרות. בדרך כלל...

מקור: המעבדה של ד"ר הנריק סאנדן – אוניברסיטת צ'למרס לטכנולוגיה ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית גרעינית (NMR) היא טכניקת ניתוח חיונית לכימאים אורגניים. בעזרת NMR, העבודה במעבדה האורגנית כבר הקלה מאוד. לא רק שהוא יכול לספק מידע על המבנה של מולקולה, אלא גם לקבוע את התוכן והטוהר של מדגם. בהשוואה לטכניקות אחרות הנפוצות לכימאים אורגניים - כגון ניתוח תרמי וספקטרומטריית מסה (MS) - NMR היא שיטה לא הרסנית בעלת ערך כאשר התאוששות המדגם חשובה. אחת הטכניקות הנפוצות ביותר של NMR עבור כימאי אורגני היא פרוטון (1H)...