無水無氧反應(yīng)裝置

本文格式為Word版，下載可任意編輯——無水無氧反應(yīng)裝置1,無水無氧操作技術(shù),,在我們的測驗(yàn)研究工作中經(jīng)常會(huì)遇到一些特殊的化合物，有大量是對(duì)空氣敏感的物質(zhì)——怕空氣中的水和氧；

為了研究這類化合物——合成、分開、純化和分析鑒定，務(wù)必使用特殊的儀器和無水無氧操作技術(shù)。否那么，即使合成路線和回響條件都是適合的，最終也得不到預(yù)期的產(chǎn)物。所以，無水無氧操作技術(shù)已在有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)中較廣泛的運(yùn)用。目前采用的無水無氧操作分三種：(1)高真空線操作(Vacuum-line);(2)Schlenk操作;(3)手套箱操作(Glove-box)。,3,由于Schlenk操作（雙排管操作）的特點(diǎn)是在惰性氣體氣氛下(將體系反復(fù)抽真空——充惰性氣體)，使用特殊的玻璃儀器舉行操作；

這一方法擯棄空氣比手套箱好，對(duì)真空度要求不太高(由于反復(fù)抽真空——充惰性氣體)，更安好，更有效。其操作量從幾克到幾百克，一般的化學(xué)回響(回流、攪拌、滴加液體及固體投料等)和分開純化(蒸餾、過濾、重結(jié)晶、升華、提取等)以及樣品的保存，轉(zhuǎn)移都可用此操作，因此已被廣泛運(yùn)用。,4,由于無水無氧操作技術(shù)主要對(duì)象是對(duì)空氣敏感的物質(zhì)，操作技術(shù)是成敗的關(guān)鍵。稍有疏忽，就會(huì)前功盡棄，因此對(duì)操要求更加嚴(yán)格。

1：測驗(yàn)前務(wù)必舉行全盤的周密籌劃。由于無氧操作比一般常規(guī)操作機(jī)動(dòng)生動(dòng)性小，因此測驗(yàn)前對(duì)每一步測驗(yàn)的概括操作、所用的儀器、加料次序、后處理的方法等等都務(wù)必考慮好。所用的儀器事先務(wù)必洗凈、烘干。所需的試劑、溶劑需先經(jīng)無水無氧處理。

2：在操作中務(wù)必嚴(yán)格專心、一絲不茍、動(dòng)作急速、操作正確。測驗(yàn)時(shí)要先動(dòng)腦后動(dòng)手。,5,3：由于大量回響的中間體不穩(wěn)定，也有不少化合物在溶液中比固態(tài)時(shí)更不穩(wěn)定，因此無氧操作往往需要連續(xù)舉行，直到拿到較穩(wěn)定的產(chǎn)物或把不穩(wěn)定的產(chǎn)物貯存好為止。操作時(shí)間較長，工作對(duì)比繁重。操理應(yīng)不怕苦、不怕累、操之間還應(yīng)相互協(xié)作，彼此支持，共同完成測驗(yàn)任務(wù)。,雙排管是舉行無水無氧回響操作的一套分外有用的測驗(yàn)儀器，其工作原理是：兩根分別具有5—8個(gè)支管口的平行玻璃管，通過操縱它們連接處的雙斜三通活塞，對(duì)體系舉行抽真空和充惰性氣體兩種互不影響的測驗(yàn)操作，從而使體系得到我們測驗(yàn)所需要的無水無氧的環(huán)境要求。,一：雙排管操作的測驗(yàn)原理,二：雙排管測驗(yàn)操作步驟,2.1：

測驗(yàn)所需的儀器、藥品、溶劑務(wù)必根據(jù)測驗(yàn)的要求事先舉行無水無氧處理（概括操作參看《常用試劑的純化》）。

2.2：

安裝回響裝置并與雙排管連接好，然后小火加熱烘烤器壁抽真空—惰性氣體置換（至少重復(fù)三次以上），把吸附在器壁上的微量水和氧移走。（加熱一般用酒精燈火焰來回烘烤器壁除去吸附的微量水份；

惰性氣體一般用氮?dú)饣驓鍤猓捎诘獨(dú)獾土詼y驗(yàn)室常用高純氮（99.99%））。,8,2.3：

加料(假設(shè)是固體藥品可以在抽真空前先加，也可以后加（但確定要在惰性氣體養(yǎng)護(hù)下舉行）；

液體試劑可以用注射器參與，一般在抽真空后)。

2.4：

回響過程中，留神查看記泡器保持雙排管內(nèi)始終要有確定的正壓(但要留神起泡速度，制止惰性氣體的濫用)直到回響得到穩(wěn)定的化合物。

2.5：

測驗(yàn)完成后應(yīng)實(shí)時(shí)關(guān)閉惰性氣體鋼瓶的閥門（先順時(shí)針方向關(guān)閉總閥，指針歸零；

再反時(shí)針?biāo)砷_減壓閥，同樣讓指針歸零，關(guān)閉節(jié)制閥）。,不管使用枯燥箱技術(shù)、注射器針管技術(shù)，還是使用雙排管技術(shù)來處理對(duì)空氣敏感化合物，儀器的洗滌和枯燥都是特別重要的。大多數(shù)空氣敏感化合物遇水和氧都會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈回響，甚至釀成爆炸、著火等事故。器壁上吸附的微量氧、水可能會(huì)導(dǎo)致測驗(yàn)失敗。所以，儀器的洗滌分外重要；

必要時(shí)用稀酸、稀堿洗滌，甚至用鉻酸洗液浸泡，再用水和無離子水沖洗到儀器透亮、器壁上不掛水珠為止。新的儀器也要經(jīng)過嚴(yán)格洗滌后才能使用。洗滌過的儀器放到空氣中涼干，再放到枯燥箱中烘烤；

枯燥箱的溫度為125℃時(shí)，需要枯燥過夜；

140℃時(shí)至少枯燥4h，從枯燥箱中取出的儀器在惰性氣流下趁熱組裝，全體的接頭要涂硅脂或碳?xì)錆櫥?，在惰性氣流下冷卻待用?；虬褍x器從枯燥箱中取出趁熱放到枯燥器中冷卻,三：玻璃儀器的洗滌枯燥及橡皮材質(zhì)的處理,3.１玻璃儀器的洗滌干躁,10,存放，干操器中彌漫惰性氣體養(yǎng)護(hù)更好。像雙排管這種有活塞的儀器，在洗滌前確定要用蘸有溶劑的棉花球?qū)⒒钊麅?nèi)的潤滑脂輕輕地擦洗明凈，否那么潤滑脂很難用水洗掉?？菰飼r(shí)彼此合作的磨口接頭或活塞要彼此脫離，分開放置，防止“粘結(jié)”到一起，枯燥后放到一起保存。即使這樣洗滌枯燥過的儀器，在使用前仍需要加熱抽空—惰性氣體置換，把吸附在器壁上的微量水和氧移走。一般枯燥過的儀器，在加熱抽真空時(shí)，在儀器壁上會(huì)展現(xiàn)一層“水霧”，這足以說明加熱抽空—惰性氣體置換這一步的必要性。,3.2橡皮材質(zhì)的處理,在處理空氣敏感化合物的操作中，通常用橡皮管作為連接物，用橡皮塞、橡皮隔膜作為密封物。這些物品在使用前務(wù)必經(jīng)過嚴(yán)格清洗和枯燥，由于這類物質(zhì)的外觀很粗糙，吸附著大量氧和水等雜質(zhì)，也輕易粘上油污，使用前又不能用加熱抽空等方法除去這些雜質(zhì)，因此它們的洗滌、枯燥和保存更顯得重要。這些物品的用途不同，和溶劑、針頭等接觸的方式不同，可選用下面不同方法處理。用蘸有惰性溶劑的脫脂棉花球擦洗其外觀，去掉外觀的油污及機(jī)械雜質(zhì)；

用純化過的溶劑沖洗管子的內(nèi)壁；

,四：惰性氣體的化測驗(yàn)室中常用的惰性氣體是氮、氬和氦。其中氮最易得到，且價(jià)格低廉，因而使用得最為普遍。,12,,以氮為養(yǎng)護(hù)氣體的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它的相對(duì)密度與空氣很接近，在氮養(yǎng)護(hù)下稱量物質(zhì)的質(zhì)量不需要加以校正。但是，由于氮分子在室溫下與鋰回響，在較高溫度下和別的物質(zhì)(如金屬鎂)也能發(fā)生回響，氮還能與某些過渡金屬形成合作物，從而限制了它的應(yīng)用。因此在這種處境下務(wù)必用氬作養(yǎng)護(hù)氣體。氬較氮難得，價(jià)格昂貴，只有在特殊條件下才使用。氮、氬、氦的凈化方法根本一致。以氮為例說明惰性氣體的凈化方法和過程是有普遍意義的。所謂情性氣體凈化，主要是指將惰性氣體中所含的氧和水的量降到要求值以下。,(1)干法脫氧：讓氣體通過脫氧劑，脫氧劑通常是金屬或金屬氧化物；

如（活性銅、鈉-鉀合金、“401”脫氧劑等）。

(2)濕法脫氧：讓氣體通過具有恢復(fù)性物質(zhì)的溶液；

(由于會(huì)帶入水或其它溶劑,所以很少采用)。（附圖一）,國內(nèi)氣體純度一般分為普遍級(jí)與高純級(jí)，普遍氮含量99.9%，價(jià)格很低廉，用前務(wù)必純化；

高純氮含量99.999%或99.99%。高純氮的含氧和含水總量10-50ppm，這對(duì)于一般的無氧操作已可得志。但對(duì)于更加敏感的化合物，例如含f電子的金屬有機(jī)化合物，要求氧的含量小于5ppm，這時(shí)所用的惰性氣體務(wù)必再純化處理——脫水、脫氧。,2.1脫水方法,(1)低溫凝聚：降低溫度,水蒸氣要冷凝聚冰.降低溫度能使惰性氣體中的水含量大幅度地降低.常用的冷凍劑可以是對(duì)氣體中含水量要求不同,可以選擇不同的冷凍劑。液氮、液態(tài)空氣、干冰—丙酮混合物、干冰等,它們能達(dá)成的最低溫度相差很大。

(2)使用枯燥劑枯燥惰性氣體：常用枯燥劑有氯化鈣，氫化鈣、五氧化二磷、濃硫酸以及分子篩等；

,2.2脫氧方法,五：注射器針管技術(shù),回響裝置安裝好后，用真空泵抽真空，同時(shí)以小火烘烤，去除儀器內(nèi)的空氣及外觀吸附的水氣，然后通惰氣。如此反復(fù)三次。將回響物參與回響瓶或調(diào)換儀器需開啟回響瓶時(shí)，都應(yīng)在連續(xù)通惰氣處境下舉行。對(duì)空氣敏感的固體試劑，在連續(xù)通惰氣下與固體加料口對(duì)接，然后參與回響瓶中。對(duì)空氣不敏感的固體試劑，如回響需先加的，可先放在回響瓶中，與體系一起抽真空——充惰氣。如需在回響途中加的，可在連續(xù)通惰氣下，直接從固體加料口參與。,在測驗(yàn)室中，使用注射器針管計(jì)量和轉(zhuǎn)移對(duì)空氣敏感的液體化合物是便當(dāng)?shù)模@一技術(shù)獲得了普遍的應(yīng)用。利用針管技術(shù)處理空氣敏感化合物需要的主要器械是，有橡皮隔膜塞密封的玻璃儀器。注射針管、細(xì)金屬管及雙針頭管。帶有橡皮隔膜塞密封的玻璃器皿是在一些普遍的玻璃器皿的接口插入橡皮隔膜塞(俗稱橡皮翻口塞)。橡皮塞有確定的彈性，能和適當(dāng)直徑的接口管精細(xì)合作，使器皿內(nèi)物料與空氣隔絕達(dá)成密封的目的．橡皮隔膜塞插入儀器如圖接口管的依次所示。假設(shè)接口外部有凸形邊緣，隔膜塞上緣翻過來后能夠和接口緊緊貼合，可以不用金屬絲扎緊橡皮塞這一步。,5.1：橡皮翻口塞,橡皮隔膜塞經(jīng)過幾次針刺后，輕易使外界空氣滲透入儀器內(nèi)部。用針刺隔膜塞時(shí)最好刺其邊緣，由于邊緣的橡皮厚實(shí)易密封。刺過幾次的塞子要換掉，不宜持續(xù)使用?？諝饪赏ㄟ^橡皮隔膜塞的隔膜、針孔等分散、滲透進(jìn)入容器內(nèi)，所以這種密封裝置不宜校長時(shí)間地貯存空氣敏感化合物。,5.2：注射器及其使用,注射器是注射針管技術(shù)中關(guān)鍵的器械，能否合理使用它將抉擇操作水平．測驗(yàn)室使用的注射器有塑料的(一次性使用)和玻璃的兩種．最常用的是醫(yī)用玻璃酌。小容量的玻璃注射器的套筒與內(nèi)塞柱是彼此研磨而成的，為了識(shí)別，每一對(duì)套筒與內(nèi)塞柱上都有標(biāo)記號(hào)碼，同種規(guī)格的套筒和內(nèi)塞柱不能互換使用，使用時(shí)要檢查標(biāo)記號(hào)碼是否一致。大容量的同種規(guī)格注射器的外筒與內(nèi)塞柱可以互換使用。注射器的密封是靠套筒內(nèi)壁和內(nèi)塞柱的光滑面精細(xì)接觸．要養(yǎng)護(hù)好接觸面，不能有灰塵顆粒劃壞磨面，注射器不要肆意來回推拉，以免損壞磨面。烘烤注射器時(shí)，套簡和內(nèi)塞柱要分開放置，枯燥后把內(nèi)塞柱插到套簡中存放。根據(jù)計(jì)量的液體多少合理選擇注射器的容量。選擇的容量太小，要屢屢累積計(jì)量，操作麻煩，給計(jì)量帶來誤差，也易使液體污染；

選擇的容量太大，操作也困難。務(wù)必合理選擇才能保證計(jì)量誤差小、操作也便當(dāng)。

針頭是由不銹鋼管制成的，其長度和內(nèi)徑大小各異，根據(jù)用途舉行選擇針尖的外形也不一致。如圖：(a)為齊頭針尖，多見于微量注射器，針尖不鋒利，很難刺破橡皮隔膜塞，易堵塞針孔。(b)為斜面針尖，針尖鋒利，較適用。

(c)的針尖介于(a)與(b)之間，呈類似于“三角”的斜面，針尖鋒利，輕易將橡皮物切割下來,使塞子的針孔處再密封困難。,使用注射器時(shí)，容量大的注射器要用兩只手操作，一手握筒的外部，一手握內(nèi)塞柱的外端。使用容最小的注射器可用一只手操作，中指、無名指與大拇指捏住套筒，食指頂夾著內(nèi)塞棒側(cè)外端，靠食指與中指的分或合來拉出或推進(jìn)內(nèi)塞柱。不能用手直接接觸內(nèi)塞柱的磨面。使用過程中盡量裁減內(nèi)塞柱曝露在空氣小的時(shí)間，以裁減氧與水在其磨面上吸附的機(jī)遇，以及磨面上微量的空氣敏感化合物會(huì)與空氣中氧、水回響生成固體物質(zhì)附于磨面上，致使內(nèi)塞柱推不進(jìn)套簡中。用針頭刺破橡皮隔膜塞時(shí)應(yīng)使針尖的缺門面朝上(如圖)，用向針管的推、壓合力使針尖刺入橡皮膜內(nèi)，不成垂直刺人橡皮膜，以防止針尖把橡皮膜切割下來堵塞針孔，且影響密封。,在使用注射器前要檢查針頭與針管連結(jié)處是否漏氣，其方法是用惰性氣體彌漫針筒的量程，將針頭拔出插入橡皮塞中，將筒內(nèi)氣體壓縮至原來體積的一半，放開手使內(nèi)塞柱自動(dòng)退回，假設(shè)內(nèi)塞柱回到原處，表明不漏氣。在轉(zhuǎn)移計(jì)量液體時(shí)，當(dāng)進(jìn)入的液體稍多與需要的量時(shí)，將針頭拔離液面按圖的方法排出筒內(nèi)的氣泡和多余的液體。要留神，針筒上容量刻度是按內(nèi)塞柱推到頂頭計(jì)量的。,Schlenk操作瓶,Schlenk操作儀器表示,幾種惰性氣流下的回響裝置,液體轉(zhuǎn)移1，針筒轉(zhuǎn)移2，通過壓力管線轉(zhuǎn)移,固體轉(zhuǎn)移,過濾,真空管線,測驗(yàn)室概括操作,留神：

抽真空后確定要充氮?dú)獬涞獨(dú)獯_定要留神壓力，否那么沖出水銀。

操作確定要緩慢，否那么易沖出水銀測驗(yàn)操作確定要細(xì)心，精心，緩慢,手套箱操作,手套箱作為一種細(xì)致設(shè)備,大致原理為:手套箱系統(tǒng)是將高純惰性氣體充入密閉的箱體內(nèi)，并通過凈化系統(tǒng)循環(huán)過濾掉其中的活性物質(zhì)(水、氧均