上海师范大学无机合成化学第4章_低温合成和分离幻灯片.ppt

二 液化气体的贮存和转移 贮存液化气体的容器，根据体积的大小和用途的不同，一般有低温容器（杜瓦瓶），液化气体的贮槽。 液化气体贮槽由贮存液化气体的内容器、外壳体、绝热结构以及连接内、外壳体的机械构件组成。除此之外，贮槽上通常还设有测量压力、温度、液面的仪表，液、气排注和回收系统，以及安全设施等。 液态气体的转移 ◆ 机械阱加冷凝装置后用来阻止扩散泵油蒸汽的返流并阻止油蒸汽进入前级泵。 ◆ 冷凝阱常用液氮作冷凝剂获得-196℃的低温，因而可使系统内各种有害杂质的蒸汽压大为降低，从而获得较高的极限真空。 ◆ 一种热阱是利用碳氢化合物在加热板上分解出气体(氢气，一氧化碳等)和固态碳，用碳吸收蒸气。把它放置在扩散泵与机械泵之间，可防止机械泵低沸点油气的返流。利用多孔性吸附材料可制成各类吸附阱。这类阱对一般冷阱不能消除的惰性气体特别有效，它们即可清洁系统又可降低系统的分压强。如分子筛阱、活性氧化铝阱和活性炭阱等，它们可用来获得超高真空。 ◆ 贮液瓶 ◆ 注射器 ◆ 精细的毛细管 ◆ 低挥发性物质的引入常使用“携带”技术，即使用载气通过液体或固体表面 ◆ 气体或强挥发性液体若需以均匀的速度加入列体系中时，可通过一支精细的毛细管来实现，用针形阀并配有流体压力计控制可获得均匀的添加速度。气体进入质谱仪的进口系统即是使用可控制的毛细管渗漏方法。调整流速的一种改进方法是通过使用镍铬电阻丝加热毛细管。如果气体的压强保持不变，那么温度升高特使气体的流速减小。通常也可使用金属和硅玻璃、陶瓷或其它多孔物质控制渗漏量将气体加入到流动体系中。 低挥发性物质的引入常使用“携带”技术，即使用载气通过液体或固体的表面。这种技术要求使用的载气在低挥发性物质中不能存在有意义的溶解。可以使用甲苯作载气携带在甲苯溶液中的一种过氧化物的蒸气。随着这种两组分液体的蒸发，将在气相中明显地产生连续可变化的浓度。 5.处置对空气和水气敏感物料的真空管路 6.处置挥发性氢化物的真空管路 第三节 低温下气体的分离 非金属化合物的反应一般说来不可能很完全，并且副反应较多。它们的分离主要靠低温。分离的方法有五种： ◆ 低温下的分级冷凝 ◆ 低温下的分级减压蒸发 ◆ 低温吸附分离 ◆ 低温分馏 ◆ 低温化学分离 ◆低温下的分级冷凝 所谓低温下的分级冷凝是让一个气体混合物通过不同低温的冷阱，由于气体的沸点不同，就分别冷凝在不同低温的冷阱内，从而达到其分离目的。 通常认为当有一种气体通过冷阱后其蒸气压小于1.3Pa 时就认为是定量地捕集在冷阱中，是冷凝彻底了；而蒸气压大于 133.3Pa 的气体将穿过冷阱，就认为不能冷凝。 关于压强在1.3Pa 左右的温度-蒸气压数据往往对一些重要的化合物来说是没有的，或者不能很快的被计算出来，而给我们选择冷阱造成困难，但是对要分离的两种化合物来说，我们可以根据它们的沸点或0.1MPa下的升华点来选择一个合适的温度，在某些情况下也可以用图 4-29 。 注意： ◆ 混合气体通过冷阱时的速度不能太快，不然分离效率要受影响，这是因为： (1)低挥发性组分在冷阱里不可能彻底冷凝下来，有可能被高挥发性组分带走。因此，高挥发性组分巾就含有一部分低挥发性组分。 (2)由于系统中的压力相当高，高挥发性组分可能部分地被冷凝到冷阱中。因此，低挥发性组分中可能含有高挥发性组分。 ◆ 当然混合物也不能通过得太慢，如果太慢的话，冷阱中部分低挥发性组分的冷凝物要蒸发 (即使在这种低温下低挥发性组分也具有一定的蒸气压)。因此，易挥发性组分中可能含有低挥发性组分。 * * 第 4 章低温合成和分离 4.1 低温的获得、测量和控制 4.2 真空的获得、测量和实验室常用的真空装置 4.3 低温下气体的分离 4.4 液氨中合成 4.5 低温下稀有气体化合物的合成 4.6 低温下挥发性化合物合成的示例 4.7 低温化学中的低温合成 第一节 低温的获得、测量和控制 一低温的获得 通常获得低温的途径有相变制冷，热电制冷，等焓与等熵绝热膨胀等，用绝热去磁等可获得极低温的状态。 低温源 ◆制冷浴 ※冰盐共熔体系:将冰块和盐尽量弄细并充分混合 (通常用冰磨将其磨细) 可以达到比较低的温度。例如下面一些冰盐混合物可达到不同的温度: 3 份冰 +1 份 NaCl -21 ℃ 3 份冰 +3 份 CaCl2 -40 ℃ ※干冰浴:这也是一种经常使用的低温浴,它的升华温度-78.3 ℃，用时常加一些惰性溶剂，如丙酮，醇，氯仿等，已使它的导热更好一些。 ※液氮:液化温度是-195.8 ℃，它是在合成反应与物化性能试验中经常用的一种低温浴，当