Возгонка

Возгонка (сублимация) представляет собой операцию, при которой в нагреваемой части прибора кристаллическое вещество испаряется, а затем, минуя жидкую фазу, конденсируется с образованием кристаллов в охлаждаемой части.

Возгонка происходит при температуре более низкой, чем температура плавления вещества и, конечно, ниже температуры его кипения.

Процесс можно проводить под атмосферным давлением, при пониженном давлении, а также в токе инертного газа.

Часто возгонка служит превосходным средством очистки твердого органического вещества от смолистой примеси, отделить которую путем кристаллизации очень трудно, а прибегнуть к перегонке невозможно, так как вещество разлагается при температуре кипения и даже плавления.

Преимущество очистки твердых веществ возгонкой по сравнению с кристаллизацией заключается в большем выходе чистого вещества и простоте аппаратуры, а также в том, что очищенное вещество свободно от загрязнений, которые даже при тщательной кристаллизации попадают в конечный продукт (волокна фильтровальной бумаги, мелкие частицы угля, остатки растворителя).

Возгонка используется также для очистки твердых неорганических веществ, обладающих значительным давлением паров (As2O3, NH4Cl, I2).

Вопрос о том, отдавать ли предпочтение возгонке или кристаллизации, необходимо решать в каждом конкретном случае отдельно, в зависимости от свойств очищаемого твердого вещества.

Возгонка при атмосферном давлении

Характер образующегося сублимата в значительной степени зависит от температуры конденсации паров очищаемого вещества. Чем ниже температура охлаждающего устройства (холодильника), тем тверже и мельче образующиеся кристаллы. Наилучшая форма кристаллов сублимата достигается в том случае, когда температура конденсирующей поверхности лишь немного ниже температуры плавления вещества.

Для возгонки небольших количеств вещества часто пользуются двумя часовыми стеклами одинаковой величины, пришлифованными друг к другу. На нижнее стекло помещают возгоняемое вещество, между стеклами зажимают продырявленный в нескольких местах кружок фильтровальной бумаги, чтобы образующиеся кристаллы сублимата не падали на нижнее нагретое стекло. Нижнее стекло подогревают на песчаной бане или очень осторожно маленьким пламенем спиртовки на асбестовой сетке, верхнее охлаждают кусочками влажной фильтровальной бумаги.

Рассмотрим часто проводимую в лабораториях операцию очистки йода возгонкой. Йод перед возгонкой смешивают с KI и СаО и тщательно растирают. Обычно на 6 масс. ч. йода берут 1 ч. KI и 1 ч. СаО.

Самое простое устройство для возгонки небольших количеств йода - тонкостенный стакан, поставленный на песчаную баню так, чтобы дно его было погружено в песок на 1-2 см. Стакан сверху накрывают часовым стеклом, причем выпуклая сторона его должна быть обращена внутрь стакана. При осторожном нагревании йод возгоняется, и на стекле оседают игольчатые кристаллы, которые собирают при помощи стеклянного или фарфорового шпателя.

Повторная возгонка приводит к получению препарата йода высокой степени чистоты.

Для очистки веществ возгонкой используют различные устройства (рис. 164). При относительно невысоких температурах возгонки применяют водяное охлаждение, а при высоких обычно достаточно воздушного. Так, например, для возгонки йода иногда используют прибор, состоящий из двух пришлифованных полусферических частей, из которых верхняя служит холодильником.

Возгонка в вакууме

К возгонке в вакууме прибегают тогда, когда возгоняемые вещества малолетучи. Возгонка в вакууме протекает быстрее и более эффективна, чем возгонка при обычных условиях.

Приборы для возгонки в вакууме весьма просты. Простейший прибор может быть изготовлен из пробирки для отсасывания и обычной пробирки с подводящей и отводящей трубками для воды (рис. 165). Пробирка с водой выполняет в данном случае роль холодильника. Боковой отвод пробирки для отсасывания присоединяют к водоструйному или масляному насосу через предохранительную склянку.

Часто используют прибор, изображенный на рис. 166. Его помещают в воздушную баню так, чтобы снаружи оставалась головка с краном и часть конденсационной трубки. Когда часть вещества возгонится и кристаллы осядут в виде кольца на выступающей части трубки 2, прибор немного выдвигают из воздушной бани и продолжают возгонку. При многократном повторении этого приема можно собрать отдельные порции сублимата и по температуре плавления определить их идентичность. Во время разборки прибора рыхлый сублимат часто отстает от конденсационного устройства (или трубки) и падает на дно прибора, в котором еще содержится неочищенное вещество. В этом случае возгонку нужно повторить.

Возгонка в токе инертного газа

Если возгонка при обычном давлении протекает медленно, что вызывается медленным отводом образующихся паров в охлаждаемую часть прибора, то процесс выгодно проводить в токе инертного газа (N2, СO2 и т. п.), который уносит пары вещества из обогреваемого пространства. Одновременно создается защитная от воздуха атмосфера. Инертный газ рекомендуется подогревать до температуры, немного превышающей температуру возгонки, чтобы конденсация паров не начиналась прежде, чем они достигнут охлаждающей поверхности. Следует, однако, иметь в виду, что при этом способе возгонки получается очень рыхлый сублимат.