Эта увлекательная химия

Теперь можно приниматься за работу. Когда мы проведем свое исследование, синтезируем новое вещество, то опишем это в статье, которую опубликуем в научном журнале. Затем сведения о нашем соединении поступят в РЖХим, "Chemical Abstracts", в "Beilstein" и, возможно, наш коллега где-нибудь в Австралии или Бразилии прочитает статью и использует наши результаты в своей работе.

Колба — инструмент химика

Мы хотим провести химическую реакцию. Самая обычная, самая типичная органическая реакция — взаимодействие двух компонентов. В результате образуется новое соединение. Часто бывает, что необходим растворитель: в растворах создается лучший контакт между молекулами реагирующих веществ, реакции идут быстрее.

Ионные неорганические реакции протекают мгновенно. Вспомните: к раствору азотнокислого серебра приливают раствор хлористого натрия. Осадок выпадает немедленно. Большинство органических реакций протекают не так быстро. Для того чтобы все молекулы компонентов могли встретиться и образовать молекулы нового сорта, требуется время. Обычно химики проводят в лаборатории реакции, которые требуют для своего завершения от нескольких минут; до нескольких суток.

Скорость реакции сильно зависит от температуры. Как правило, чем выше температура, тем быстрее протекает реакция. Поэтому, чтобы ускорить превращение, химики часто нагревают реакционную массу,

процесс проводят при кипении растворителя. Но бывают и такие реакции, которые удается направить по нужному руслу только при сильном охлаждении. Нагревают колбу на обычной электроплитке, на бане с водой или с маслом. Охлаждают баней с обычным льдом или же с ацетоном, в который бросают кусочки сухого льда, а иногда и жидким азотом.

Типичный прибор химика-синтетика

Излюбленный прибор химика-синтетика — трехгорлая круглодонная колба. Раньше колбы снабжались пробками — резиновыми или корковыми. Но это уже прошедший день лабораторной практики. Теперь применяют исключительно соединения на шлифах-o отдельные части приборов строго стандартного диаметра шлифуются и хорошо прилегают друг к другу, не пропускают ни газ, ни жидкость.

В центральное, широкое горло колбы вставляют ртутный затвор с мешалкой. Для чего нужна мешалка, понятно — чтобы реакция шла равномерно, содержимое колбы необходимо перемешивать. А ртуть в затворе не позволяет выходит из колбы выделяющимся газам и парам растворителя. (В последнее время вместо такой вот довольно громоздкой механической все чаще применяют магнитные мешалки. На дно колбы кладут небольшой железный стержень, запаянный в тефлоновый или стеклянный чехол, а снизу подставляют вращающийся магнит. В этом случае никакой затвор не нужен. Часто в подставку с магнитом монтируют и электроспираль — одновременно обеспечивается и перемешивание и нагревание.)

В другое горло колбы вставляют обратный холодильник. Ведь растворитель в процессе реакции будет кипеть, испаряться. В обратном холодильнике, охлаждаемом проточной водопроводной водой, пары растворителя конденсируются и возвращаются в реакционную колбу.

Далеко не всегда компоненты можно смешивать сразу, как растворы нитрата серебра и хлористого калия. Часто бывает так, что раствор одного вещества прикапывают в течение нескольких часов к кипящему раствору второго компонента. Для этой цели служит капельная воронка, вставленная в третье горло.

Выделение и очистка

Итак, реакция проведена, получилась сложная смесь — искомый и побочные продукты, не прореагировавшие вещества. Все это находится в органическом растворителе — бензоле, хлороформе, гексане, спирте. Теперь наступает не менее интересный и ответственный этап — выделение продукта и его очистка. Какие для этого существуют методы?

В первую очередь, наверное, надо избавиться от растворителя. Проще всего его отогнать. Переливаем содержимое реакционной колбы в другую колбу, при-* соединяем к ней нисходящий холодильник и нагреваем. Растворитель кипит ниже продукта реакции и постепенно весь оказывается в специальном приемнике- колбе, подставленной с другого конца холодильника.

Если продукт реакции — жидкость, то можем ее перегнать в том же приборе и тем самым очистить, поскольку все жидкости имеют строго определенную температуру кипения. Ну а если продукт — твердое вещество? Тогда его после отгонки растворителя лучше всего перекристаллизовать.

В чем суть очистки перекристаллизацией? Каждое вещество растворяется в жидкости не безгранично, Существует какой-то предел, после которого жидкость уже не способна "принять" в себя новую порцию вещества. Но если повысить температуру, то жидкость растворит еще добавочное количество вещества. Когда раствор остынет, этот излишек выделится в виде кристаллов. Но это будут уже кристаллы лишь одного вещества. А примеси останутся в растворе — их количество мало, в осадок они не выпадут.