Высушивающие средства для эксикаторов
Концентрированная серная кислота может просто наливаться на дно эксикатора. Для защиты от брызг при переноске имеются специальные подставки. Появление следов кислоты в атмосфере происходит лишь в том случае, когда присутствие паров органических веществ ведет к образованию сернистого ангидрида. Однако заполнять заново эксикатор всегда неудобно.
Зерненый хлористый кальций является одним из наиболее распространенных и самых практичных высушивающих средств. Его преимуществами являются: дешевизна, химическая индифферентность, легкость нового наполнения и, в противоположность серной кислоте, удобство обращения с ним как с твердым веществом. Продолжительность высушивания несколько больше, чем с серной кислотой. Степень высушивания меньше.
Едкое кали в зернах и более дешевое техническое едкое кали в кусках как высушивающее средство часто превосходят хлористый кальций, обладая полезным свойством связывать одновременно кислые пары и углекислый газ.
Фосфорный ангидрид высушивает еще интенсивнее, но он дорог и склонен к распылению. Его приходится перемешивать, так как на поверхности образуется корка метафосфорной кислоты.
Если дело касается удаления воды, то применение других высушивающих средств совершенно излишне (Д.Н. Прянишников рекомендует в качестве универсального наполнителя для эксикаторов безводную окись алюминия). Серная кислота связывает, кроме того, эфир и спирт, в ограниченном количестве также уксусный эфир и ацетон. Едкое кали связывает также спирты. Негашеная известь связывает только воду, но не связывает спирт, что в некоторых случаях может быть важным, например, когда желают сохранить кристаллизационный спирт.
В подавляющем большинстве случаев высушивание можно ускорить отсасыванием. Понятно, что вакуум около 1 мм, создаваемый масляным насосом, значительно эффективнее водоструйного вакуума в 10—20 мм, которым едва ли можно довольствоваться в настоящее время. При этом продолжительность высушивания сокращается на 1/3. X.П. Горе предлагает следующий интересный прием: в качестве высушивающего средства эксикатор содержит серную кислоту; чашку приблизительно с 25 мл эфира помещают внутрь, производят выкачивание, причем воздух значительно вытесняется парами эфира. Кран закрывают до полного испарения эфира. Пары и остаток эфира связываются серной кислотой, и давление может упасть до 1 мм.
В зависимости от примененного растворителя, осаждающих веществ или последней промывной жидкости могут быть целесообразны добавочные абсорбционные средства.
Предполагая, что эксикатор наполнен хлористым кальцием, добавляют едкое кали для кислых паров; фосфорный ангидрид или серную кислоту для летучих оснований; парафин для углеводородов, как, например, для бензола, толуола, лигроина, кроме того, для эфира и хлороформа. Фильтровальную бумагу пропитывают расплавленным парафином и после охлаждения разрезают на полосы. Для этой же цели также рекомендуется оливковое масло.
Высушивание веществ в фильтровальной бумаге происходит быстрее всего при завертывании в конвертообразную форму. Если нужно сушить вещества, которые были собраны на фильтре, то часто является самым практичным, особенно при небольших количествах, полностью поместить фильтр или фильтровальную воронку в эксикатор. Кроме того, пригодны цилиндрические и круглые кристаллизационные чашки. Применение часовых стекол не рекомендуется.
Совершенно ошибочно пытаться ускорить высушивание, оставляя на продолжительное время эксикатор с действующим водоструйным насосом.
Этим достигается только поглощение высушивающим средством водяного пара из насоса. О времени, необходимом для высушивания веществ, нельзя сказать ничего обобщающего. Можно установить только путем весового контроля, достигнута ли возможная при данных условиях степень высушивания. Само собой разумеется, при этом ни в коем случае нельзя быть уверенным, что высушивание не может быть продолжено при более благоприятных условиях, прежде всего при повышении температуры.
Наивысшая степень высушивания всегда может быть достигнута при помощи высокого вакуума. Но в органических лабораториях это редко имеет практическое значение.
Высушивание при повышенной температуре. Для высушивания при повышенной температуре употребляют в первую очередь общеизвестные сушильные шкафы. Там, где это допустимо, устраивают паровой сушильный шкаф, внутренняя температура которого устанавливается постоянной.
В производстве применяются точно отрегулированные сушильные аппараты с вращающимися барабанами. Лаборатория едва ли в состоянии применять такую аппаратуру.
Из многочисленных типов обыкновенных сушильных шкафов обычно используются только немногие. Почти всегда можно пользоваться широко распространенным стенным сушильным шкафом, нагреваемым газом, с одним тубусом для термометра и вторым на случай необходимости для регулятора. Само собой разумеется, высушиваемое вещество помещают не прямо на нагреваемое дно, а на расположенную на половине или на одной трети высоты промежуточную ситообразную полку, на уровне которой устанавливают шарик термометра или терморегулятор.
В продаже существуют ящики с двойными стенками и обратным холодильником для нагревания водяным паром или парами более высококипящих жидкостей. Типы сушильных шкафов, нагреваемые и регулируемые электричеством, выгодны для часто повторяющихся операций высушивания в узких температурных границах.
Сушильные аппараты, нагреваемые электричеством и одновременно эвакуируемые, очень эффективны. При тщательно закрытой дверце и правильно функционирующей работе вентиляционных отверстий высушивание в сушильном шкафу автоматически идет в медленном токе горячего воздуха. Делались многочисленные предложения о создании в обычном сушильном шкафу повышенной циркуляции для отвода паров. Как вспомогательные средства могут применяться водоструйные насосы или воздуходувки. Галенкамп предложил остроумную, но несколько сложную конструкцию, в которой водяные пары сами вызывают засасывание наружного воздуха.
Разумеется, нужно защищать высушиваемое вещество от загрязнения частицами, осыпающимися свнутренней поверхности шкафа, которая со временем более или менее разрушается. Впрочем, материал, из которого сделан сушильный шкаф, играет второстепенную роль. Наиболее прочными являются медные модели, а самой лучшей футеровкой для них — шамот или асбест.
В сушильных шкафах, обогреваемых газом, применяют не бунзеновские горелки, а нагревательные змеевики или спирали, вследствие несравненно лучшего распределения тепла и для сбережения от разрушения дна сушильного шкафа.
Высушивание при повышенной температуре с высушивающими средствами. Для больших количеств материала лучше всего подходят имеющиеся в продаже вакуумные сушильные шкафы, которые загружаются подходящим высушивающим средством в открытых чашках. Для меньших количеств служат так называемые патроны для высушивания. Они могут вставляться в шкафы для нагревания, имеющие в боковой стенке соответствующее отверстие, или в цилиндрические сосуды с двойными стенками с нагревательным приспособлением и обратным холодильником, в которых соответствующая жидкость нагревается до кипения. Очень изящной и целесообразной является конструкция, изготовленная целиком из стекла. При этом высушивающее средство всегда остается при комнатной температуре
Для внесения веществ в сушильное пространство применяют жестяные корытца, в которые помещают лодочки, бюксы и т.д.