Züccaciye kurutma
1. Fırında Kurutma
2. Alevle kurutma
Not: Alevle kurutma işlemi sırasında, prosedür tarafından özel olarak talep edilmedikçe, şişenin içinde asla herhangi bir çözücü veya manyetik karıştırma çubuğu veya reaktiflerden herhangi birini bulundurmayın. (Bununla birlikte, Grignard reaksiyonunu gerçekleştirirken, alevle kurutma sırasında magnezyum talaşlarını şişede bırakmak uygundur).
3. Aseton ile Kurutma
Solventlerin kurutulması
1. Aktif Sodyum Metaliyle Kurutma
2. Moleküler Elekler Üzerinde Kurutma
Reaktiflerin kurutulması
1. Ekstraksiyondan Sonra Organik Fazın Kurutulması
2. Katı Reaktiflerin Kurutulması
3. Isıya Duyarlı Katı Reaktiflerin Kurutulması
Kaynak: Dr. Dana Lashley Laboratuvarı - William ve Mary Koleji
Gösteren: Timothy Beck ve Lucas Arney
Organik kimyadaki birçok reaksiyon neme duyarlıdı…
Züccaciye kurutma
1. Fırında Kurutma
2. Alevle kurutma
Not: Alevle kurutma işlemi sırasında, prosedür tarafından özel olarak talep edilmedikçe, şişenin içinde asla herhangi bir çözücü veya manyetik karıştırma çubuğu veya reaktiflerden herhangi birini bulundurmayın. (Bununla birlikte, Grignard reaksiyonunu gerçekleştirirken, alevle kurutma sırasında magnezyum talaşlarını şişede bırakmak uygundur).
3. Aseton ile Kurutma
Solventlerin kurutulması
1. Aktif Sodyum Metaliyle Kurutma
2. Moleküler Elekler Üzerinde Kurutma
Reaktiflerin kurutulması
1. Ekstraksiyondan Sonra Organik Fazın Kurutulması
2. Katı Reaktiflerin Kurutulması
3. Isıya Duyarlı Katı Reaktiflerin Kurutulması
Neme duyarlı kimyasal reaksiyonlar susuz veya susuz bir ortamda gerçekleştirilmelidir.
Reaktifler ve reaktanlar bazen atmosferdeki su ile reaksiyona girebilir veya atmosferdeki suyu emebilir. Bu olursa, reaktiflerin kimyasal veya fiziksel özellikleri değişebilir ve istenen reaksiyon gerçekleşmez veya düşük verime yol açar.
Su ile istenmeyen reaksiyonların oluşmasını önlemek için, hassas reaksiyonlar, susuz reaktifler ve ekipman kullanılarak nitrojen veya argon gibi inert bir atmosfer altında gerçekleştirilir. Suya son derece duyarlı reaksiyonlar, susuz bir ortamı koruyabilen bir torpido gözü içinde gerçekleştirilmelidir. Bu video, susuz bir reaksiyon yürütmek için cam eşyaların, çözücülerin ve reaktiflerin nasıl düzgün şekilde kurutulacağını gösterecektir.
Camın kimyasal yapısı, susuz bir reaksiyon hazırlamadan önce çıkarılması gereken yüzeyi kaplamak için bir su tabakasına neden olur. Kullanmadan önce bu tabakayı temiz cam eşyalardan çıkarmak için genellikle ısı veya aseton kullanılır.
Birçok çözücü de ortamdaki suyu emer ve kullanımdan önce kurutulmalıdır. Çözücü imbikler veya kurutucular genellikle bir reaksiyon oluşturmadan önce suyu çıkarmak için kullanılır.
Solvent imbikleri, su ile reaksiyona girmek için sodyum gibi alkali metaller kullanır ve milyonda yaklaşık 10 parça kalıntı su içeriği bırakır.
Kurutucular oldukça higroskopik katılardır, yani suyu kolayca emerler. Sodyum sülfat gibi bazı kurutucular, az miktarda organik bir çözücüden suyu çıkarmak için kullanılır ve daha fazla kullanımdan önce filtrelenmelidir.
Moleküler elekler en yaygın kullanılan kurutucudur ve daha büyük hacimlerde çözücüleri kurutmak için kullanılır. Sodyum ve kalsiyum alüminosilikatlardan oluşan mikro gözenekli bir malzemeden yapılırlar.
Moleküler elekler, suyu boncukların içinde hapsederek çalışır ve onu çözücüden etkili bir şekilde uzaklaştırır. Bir kez kullanıldıktan sonra bir fırında yeniden üretilebilirler.
Son olarak, katı reaktifleri kurutmanın birden fazla yolu vardır. Birincisi, 15×20 ? C erime noktasının altında. Isı, suyu reaktiften uzaklaştırır ve geride kuru bir bileşik bırakır.
Katı ısıtılamıyorsa veya erime noktası çok düşükse, vakumlu bir desikatörde kurutulabilir. Kuruduktan sonra, susuz reaktif, desikatörün içindeki inert bir atmosfer altında bir şişede saklanabilir.
Artık susuz reaksiyonlar için ekipmanın ve reaktiflerin kurutulmasının arkasındaki kavramları gördüğünüze göre, daha yakından bakalım ve laboratuvarda nasıl yapıldığını görelim.
Cam eşyaları bir fırında kurutmak için önce reaksiyon aparatı için gerekli tüm bileşenleri toplayın. Schlenk şişesinin musluku gibi camdan yapılmamış tüm parçaları çıkarın.
Cam malzemeleri 125 ° C'ye ayarlanmış bir kurutma fırınına koyun. C ve kullanmadan önce en az 24 saat pişirin.
24 saat sonra, ısıya karşı koruyucu eldivenler giyin ve cam eşyaları fırından çıkarın. Cam eşyalar hala sıcakken cihazı monte edin.
Cam eşyalar tamamen monte edildiğinde ve soğuduğunda, cihazı nitrojen gibi inert bir gazla yıkayın. Son olarak, kurutmadan önce çıkarılan parçaları geri ekleyin. Cam eşya artık susuz reaksiyon için hazırdır.
Fırında kurutma cam eşyalarından daha hızlı bir seçenek, bir Bunsen brülörü kullanmaktır. Bazı cam eşyalar alevle kurutulmamalıdır, bu nedenle başlamadan önce kurulumun alevle kurutulmasının güvenli olduğundan emin olun. Başlamak için, tam cihazı kurun ve camdan yapılmamış tüm bileşenleri çıkarın.
Isıya dayanıklı eldivenler giyin, ardından Bunsen brülörünü yakın. Cihazın altını ısıtarak cam eşyayı alevle kurutmaya başlayın. Alevi yukarı doğru hareket ettirerek suyu kurulumdan çıkarın. Sisleme ve buharlama durana kadar bu işleme devam edin.
Cihazın yaklaşık 60 ° C'ye kadar soğumasını bekleyin? C, daha sonra ısıya dayanıklı eldivenler kullanın ve alevle kurumadan önce çıkarılan aparatın geri kalanını ekleyin.
Çözücüleri moleküler elekler kullanarak kurutmak için, önce bunları ısıya dayanıklı bir cam kaba ekleyin.
Eleklerin düzgün çalışması için önce kurutulması gerekir, bu nedenle kabı 300 ila 350 ? C fırın ve 3 ?? 3 ? h.
Boncuklar kuruduğunda, kabı çıkarmak için yüksek ısıya dayanıklı eldivenler kullanın ve 120?? C. Kuruduktan sonra, moleküler elekler kullanımdan önce haftalarca saklanabilir.
İhtiyaç duyulduğunda, boncukları kurutma fırınından veya desikatörden çıkarın. Boncukların atmosferik su ile temasını en aza indirmek için hızlı çalışın ve kabı bu noktadan itibaren örtün.
Boncukları fırından çıkarıyorsanız, kabaca oda sıcaklığına soğumalarını bekleyin.
Bir ölçekte gerekli miktarda aktif boncuk tartın. Örneğin, 500μ ml'lik bir çözücü şişesinde boncuk hacminin %10'luk bir kütlesini elde etmek için 50 g boncuk gereklidir.
Boncukları çözücüye ekleyin. Diklorometan gibi uçucu bir çözücü için, kapağı şişenin üstünde bırakın, ancak basınç oluşumunu önlemek için kapağı tamamen vidalamadan önce birkaç dakika bekleyin.
Nemi dışarıda tutmak için kapağın etrafındaki alanı Parafilm ile sararak kapatın. Çözücüyü boncuklarla birlikte en az 24 saat saklayın. Daha sonra, susuz çözücü bir reaksiyonda kullanılabilir.
Alternatif olarak, çözücüleri kurutmak için sodyum metali ve benzofenon kullanan çözücü imbikler kullanılabilir.
Katı reaktifler genellikle organik çözücüler içinde çözülür. Sıvıyı çıkarmadan ve katı reaktifi geri kazanmadan önce, fazla su çözeltiden uzaklaştırılmalıdır.
Kuru bir kap alın ve çözeltiyi ekleyin. Ardından, bir spatula kullanarak kabın içine bir kurutma maddesi ekleyin. Kurutma maddesi başlangıçta bir araya toplanacak, ancak yeni eklenen kurutma maddesi artık topaklanmayana ve serbestçe hareket etmeyene kadar eklemeye devam edecektir.
Kabı bir tıpa veya alüminyum folyo ile örtün ve çözeltinin en az 1 saat oturmasına izin verin.
Fazla kurutma maddesini çıkarmak için, bir Béchner hunisi ve yan kol şişesi ile bir vakum filtreleme cihazı monte edin. Bächner hunisine filtre kağıdı ekleyin, ardından vakumu açın.
Organik fazı yavaşça Béchner hunisine boşaltın. Filtre tıkanabileceğinden kurutma maddesini aktarmaktan kaçının. Sıvının çoğu huniye aktarıldığında ve aşağıdaki şişeye boşaltıldığında, kalanını kurutma maddesi ile ekleyin ve birkaç dakika bekletin.
Vakumu kapatın ve filtrelenmiş çözeltiyi kuru yuvarlak tabanlı bir şişeye aktarın. Yuvarlak tabanlı şişeyi döner bir buharlaştırıcıya bağlayın ve düşük basınç altında tüm çözücüyü çıkarın. Kalan katı veya sıvı şimdi kuru olmalıdır.
Zaten katı bir reaktifi kurutmak için, bileşiği açık bir kaba koyun ve ağırlığını belirleyin. Ardından, katının erime noktasının altındaki bir sıcaklığa ayarlanmış bir kurutma fırınına yerleştirin. Reaktifin fırının içinde birkaç saat kurumasını bekleyin.
Kabı fırından çıkarın ve bir desikatöre yerleştirin. Ardından, numunenin oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. Yeniden tartın ve kütlenin fırında kurutmadan öncekinden daha az olduğundan emin olun. Ağırlık artık değişmeyene kadar kurutma adımlarını tekrarlayın. Bu olduğunda, reaktif yeterince kurudur.
Reaktifin hemen kullanılması gerekmiyorsa, kabı nitrojen gibi inert bir gazla yıkayın ve kapağın etrafına Parafilm sarın. Kabı bir kurutucunun içine yerleştirin ve reaktife ihtiyaç duyulana kadar saklayın.
Susuz reaksiyonlar, çeşitli önemli organik kimya sentezlerinde kullanılır.
Susuz koşullar altında yapılması gereken bir reaksiyon için klasik bir örnek Grignard reaksiyonudur. Reaksiyonun ilk adımında, en küçük su izlerinin bile bulunmaması şarttır. Suyun varlığında, Grignard reaktifi tercihen bir baz görevi görecek, bu da nükleofilik aktivitenin kaybına ve istenmeyen yan ürünler oluşturmasına neden olacaktır.
Birçok organik sentez, bu organik mıknatıs sentezi örneğinde olduğu gibi aşırı kuru koşullarda gerçekleştirilmelidir. Bu durumda öncü malzeme olan sodyum metali piroforiktir, yani neme son derece duyarlıdır ve havadaki nem ile temas ettiğinde yanıcı ve hatta patlayıcı olabilir.
Lityum iyon piller ayrıca neme son derece duyarlıdır ve torpido gözüne veya kuru bir odaya monte edilmelidir. Negatif elektrot bir lityum bileşiğinden oluşurken, elektrolit halojenli bir lityum tuzu içerir. Lityum neme duyarlı olduğundan, pil hücresine giren herhangi bir eser su kapasiteyi azaltacaktır.
JoVE'nin Susuz Reaktifler ve Ekipman Hazırlama tanıtımını az önce izlediniz. Artık kimyasal reaksiyonlarda kullanılmak üzere tamamı susuz olan cam eşyaların, çözücülerin ve reaktiflerin nasıl hazırlanacağını anlamalısınız.
İzlediğiniz için teşekkürler!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: Why do moisture-sensitive reactions need to be carried out in an anhydrous environment?
Moisture-sensitive reactions require anhydrous conditions because reagents and reactants can absorb water from the atmosphere, which alters their chemical and physical properties. When water reacts with sensitive compounds, the desired reaction fails or produces poor yields. For example, in Grignard reactions, water causes the reagent to act as a base instead of a nucleophile, destroying its reactivity and forming undesirable byproducts.
Q2: What methods are used to dry glassware before an anhydrous reaction?
Glassware can be dried using two primary methods: oven drying at 125°C for at least 24 hours, or flame drying with a Bunsen burner. Both methods remove the water film that naturally coats glass surfaces. After drying, the apparatus is assembled while hot, flushed with inert gas like nitrogen, and cooled before use to maintain anhydrous conditions.
Q3: How do molecular sieves remove water from solvents?
Molecular sieves are microporous beads made from sodium and calcium aluminosilicates that trap water molecules inside their structure, effectively removing it from solvents. Before use, sieves must be activated by heating in an oven at 300-350°C for 3 hours, then stored above 120°C. When added to solvent at approximately 10% mass-to-volume ratio, they dry larger solvent volumes and can be regenerated for reuse.
Q4: What is the difference between solvent stills and desiccants for drying solvents?
Solvent stills use alkali metals like sodium to chemically react with water, achieving residual water content around 10 parts per million. Desiccants are hygroscopic solids that absorb water through physical adsorption. Sodium sulfate removes water from small solvent amounts and must be filtered out, while molecular sieves handle larger volumes and are regenerable, making them more commonly used.
Q5: How should solid reagents be dried if they cannot be heated?
Solid reagents with low melting points or heat sensitivity can be dried in a vacuum desiccator. After drying, the anhydrous reagent is stored in a bottle under an inert atmosphere like nitrogen inside the desiccator. This method prevents moisture reabsorption from the air while protecting heat-sensitive compounds from thermal degradation during the drying process.
Q6: What role does an inert atmosphere play in anhydrous reactions?
An inert atmosphere, typically nitrogen or argon gas, prevents moisture and oxygen from entering the reaction system. It protects anhydrous reagents and solvents from absorbing water vapor from the air. For extremely moisture-sensitive reactions, a glovebox maintains a completely sealed anhydrous environment. This atmospheric control is essential for reactions involving pyrophoric materials like sodium metal or lithium compounds used in battery synthesis.
Q7: How is excess water removed from organic solutions before recovering solid reagents?
A drying agent is added to the organic solution and allowed to sit for at least one hour. The drying agent is then removed using vacuum filtration with a Büchner funnel. The filtered solution is transferred to a round-bottom flask and connected to a rotary evaporator to remove all solvent under reduced pressure, leaving behind a dry solid or liquid product.
Bu videodaki bölümler
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