Sissejuhatus
Mõned ühendid on võimelised sublimatsiooniks, mis on otsene faasimuutus tahkest ainest gaasiks. Tahke süsinikdioksiid on näide ainest, mis sublimeerub kergesti atmosfäärirõhul, sest tükike kuiva jääd ei sulata, vaid näib "kaduvat", kuna see muutub otse süsinikdioksiidigaasiks. Sublimatsioon on analoogne protsess keemisega, sest see toimub siis, kui ühendi aururõhk on võrdne selle rakendatud rõhuga (sageli atmosfäärirõhuga). Erinevus seisneb selles, et sublimatsioon hõlmab tahke aine aururõhku, mitte vedeliku aururõhku. Enamikul tahkete ainete aururõhk ei ole kergesti ligipääsetaval temperatuuril märkimisväärne ja seetõttu on sublimeerimise võime haruldane. Sublimatsioonivõimelised ühendid on tavaliselt sellised, mille molekulidevahelised jõud tahkes olekus on nõrgad. Nende hulka kuuluvad sümmeetrilise või sfäärilise struktuuriga ühendid. Allpool on esitatud näiteid sublimeeritavate ühendite kohta: DMT; magneesium-4-hüdroksübutüraat; TMA jne.
Seda meetodit kasutatakse ainete puhastamiseks. Nende protsesside eelised on järgmised: suhteliselt kõrge tasakaalu eralduskoefitsient; võimalus gaaside segude kasutamisel välistada lahustite aurustumine (erinevalt absorptsioonist ja rektifikatsioonist); madalam töötemperatuur kui destillatsiooni käigus; lihtne kontroll katteprotsessi üle; võimalus saada sihtprodukte kohe kaubanduslikul kujul (dispergeeritud osakesed, monokristallid, tahked kiled), kõrge puhtusastmega materjalid, mittesulanduvate komponentide koostised (mittemetallide viskid metallilises maatriksis), metallide õhukesed ja ülipeened pulbrid, nende oksiidid.
Seda meetodit kasutatakse ainete puhastamiseks. Nende protsesside eelised on järgmised: suhteliselt kõrge tasakaalu eralduskoefitsient; võimalus gaaside segude kasutamisel välistada lahustite aurustumine (erinevalt absorptsioonist ja rektifikatsioonist); madalam töötemperatuur kui destillatsiooni käigus; lihtne kontroll katteprotsessi üle; võimalus saada sihtprodukte kohe kaubanduslikul kujul (dispergeeritud osakesed, monokristallid, tahked kiled), kõrge puhtusastmega materjalid, mittesulanduvate komponentide koostised (mittemetallide viskid metallilises maatriksis), metallide õhukesed ja ülipeened pulbrid, nende oksiidid.
Ühendid, mida saab vaakumsublimeerida
Kuna suhteliselt vähesed tahked ained on võimelised sublimatsiooniks, võib see protsess olla suurepärane puhastusmeetod, kui lenduv tahke aine on saastunud mittelenduvate lisanditega. Ebapuhtat tahket ainet kuumutatakse anuma põhjas külma pinna, nn "külma sõrme" (joonis 1), vahetus läheduses. Kui lenduv tahke aine sublimeerub, sadestub see külma sõrme pinnale (kus seda saab hiljem tagasi võtta) ja eraldub seega anumasse jäänud mittelenduvast ainest. See protsess ei ole siiski eriti tõhus lenduvate tahkete ainete eraldamisel üksteisest.
Paljud tahked ained, millel on toatemperatuuril märkimisväärne aururõhk, vajavad aktiivseks sublimeerimiseks (kui nende aururõhk on võrdne atmosfäärirõhuga, mis on peaaegu 760 mm Hg) siiski üsna kõrgeid temperatuure. Kui neid tahkeid aineid kuumutada atmosfäärirõhu all sublimatsioonipunktideni, söestuvad ja lagunevad mõned neist protsessi käigus. Seetõttu on väga levinud sublimatsioon vähendatud rõhu all (vaakumsublimatsioon). Analoogiliselt vaakumdestillatsiooniga, mille puhul vedelik keeb, kui selle aururõhk on võrdne aparaadis valitseva alandatud rõhuga, sublimeerub tahke aine vaakumsublimatsioonil, kui selle aururõhk on võrdne aparaadis valitseva alandatud rõhuga. Vaakumdestillatsiooni puhul võimaldab rõhu vähendamine vedeliku keemistemperatuuril madalamal temperatuuril. Samamoodi võimaldab rõhu vähendamine vaakumsublimatsioonil tahkete ainete sublimeerumist madalamal temperatuuril, mis väldib lagunemist.
Samm-sammuline sublimatsiooniprotseduur
Atmosfäärirõhu all
Selles jaotises näidatud sublimatsioon näitab 0,29 g ferrotseeni puhastamist, mis kasvas pikkade nõeltena Petri tassi põhja ja ülaosas (90%-line saagis).1. Levitatakse sublimeeritav toores kuiv tahke aine õhukese kihina "alumisele" Petri tassi (joonis 2 a). Kui aine on tükiline, purustage see esmalt mördi ja peksupressiga. Määrake ülemise Petri tassi tühi mass. Oluline on, et puhastatav tahke aine oleks kuiv: kui proov on lahustiga märg, võib sublimatsiooni ajal ülemisele Petri tassile tekkida kondenseerumine. Sublimatsiooni algstaadiumis võib väikese koguse kondensatsiooni pühkida ülemiselt Petri tassi paberrätikuga. Liiga palju kondenseerumist võib aga kristallid ülemiselt anumalt maha pesta.
2 . Katke alumine Petri tassi ülemise tassi külge ja asetage see traatvõrgu peal suitsutuskapis (joonis 2 b) kuumutusplaadile, mis on seatud sobivale temperatuurile (sõltuvalt uuritava ühendi sublimatsioonipunktist, võib-olla keskmiselt madalale). Traatvõrk aitab soojuse ühtlaselt tassi hajutada ja minimeerib söestumist.
3 . Asetage Petri tassi peale suur 600 ml keeduklaas, mis on täidetud jääveega (joonis 2 c).
2 . Katke alumine Petri tassi ülemise tassi külge ja asetage see traatvõrgu peal suitsutuskapis (joonis 2 b) kuumutusplaadile, mis on seatud sobivale temperatuurile (sõltuvalt uuritava ühendi sublimatsioonipunktist, võib-olla keskmiselt madalale). Traatvõrk aitab soojuse ühtlaselt tassi hajutada ja minimeerib söestumist.
3 . Asetage Petri tassi peale suur 600 ml keeduklaas, mis on täidetud jääveega (joonis 2 c).
.
4. Aja jooksul sublimeerub proov ja koguneb ülemisele Petri tassi (joonis 3). Jälgige sublimatsiooni, kuna ühendid võivad protsessi käigus söestuda (kui see hakkab mustaks muutuma, vähendage kuumust). Jätkake sublimatsiooni, kuni tundub, et alumisele Petri tassi jääb vähe (või üldse mitte) tahke aine. Väga tavaline on, et kristallid kasvavad ka alumise tassi külgedel.
5. Eemaldage Petri tassi ettevaatlikult kuumutusplaadilt, kasutades selleks puuvillaseid kindaid (joonis 4 a) või silikoonist kuuma käe kaitsekindaid. Nõudeid lükkates kukuvad sublimatsioonikristallid ülemisest Petri-kausist välja.
Ohutusjuhend: laske kahel nõudel jahtuda tervelt keraamilisel plaadil suitsutuskapis (joonis 4 b). Ärge eemaldage kohe ülemist Petri tassi, sest muidu võivad eralduda mürgised aurud.
6. Ülemise Petri tassi kristallid on puhastatud ja need tuleb säilitada (ja nende mass määrata). Mõnikord võib säilitada ka alumisel Petri tassi materjal, kui see näib kristalliline (mis tähendab, et see on läbinud sublimatsiooniprotsessi) ja ei tundu olevat söega saastunud (joonis 4 c).
5. Eemaldage Petri tassi ettevaatlikult kuumutusplaadilt, kasutades selleks puuvillaseid kindaid (joonis 4 a) või silikoonist kuuma käe kaitsekindaid. Nõudeid lükkates kukuvad sublimatsioonikristallid ülemisest Petri-kausist välja.
Ohutusjuhend: laske kahel nõudel jahtuda tervelt keraamilisel plaadil suitsutuskapis (joonis 4 b). Ärge eemaldage kohe ülemist Petri tassi, sest muidu võivad eralduda mürgised aurud.
6. Ülemise Petri tassi kristallid on puhastatud ja need tuleb säilitada (ja nende mass määrata). Mõnikord võib säilitada ka alumisel Petri tassi materjal, kui see näib kristalliline (mis tähendab, et see on läbinud sublimatsiooniprotsessi) ja ei tundu olevat söega saastunud (joonis 4 c).
Vähendatud rõhu all (vaakumsublimatsioon)
Sublimatsioon selles lõigus näitab kampri puhastamist kahel skaalal 2,28 g (suur skaala, 77% saagis) ja ligikaudu 0,2 g (väike skaala).
1. Kui sublimatiseeritav tahke aine on tükiline, purustage see kõigepealt mördi ja peksupressiga (joonis 5 a). Seejärel asetage toores, kuiv tahke aine sublimatsiooniseadme põhja (joonis 5 b). Oluline on, et tahke aine oleks kuiv: kui proov on lahustiga märg, võib sublimatsiooni ajal külmale sõrmele tekkida kondensatsioon. Liigne kondenseerumine võib kristallid külmsõrmelt maha pesta.
2. Kinnitage aparaat rõngasalusele või võrega (joonis 5 c ja d). Väikeste kaalude puhul toetage aparaat platvormiga (joonis 5 d). Suuremõõtmeline sublimaator on näidatud joonisel 5 c.
3. Määrige kergelt ühenduslüli, mis ühendab kahte sublimatsiooniklaasitükki. Rasva saab hõlpsasti peale kanda rasva täis süstlaga. Kui kasutate lihvitud klaasi, määrige kergelt ühenduskohta selle otsa lähedal, mis ei puutu prooviga kokku (joonis 5 d).
4. Asetage sublimatsiooniaparaadi ülemine osa (külm sõrm) ja keerake kaks klaastükki kokku, et määrde leviks ühenduskohas. Lihvitud klaasi kasutamisel peaks rasv tekitama liigendi alumise poole muutumise kogu ulatuses läbipaistvaks (joonis 6 a). Kui kogu ühendus muutub läbipaistvaks, on kasutatud liiga palju rasva ja osa sellest tuleb ära pühkida.
5. Kasutage paksuseinalist kummist voolikut (joonisel 6 a läbipaistev voolik), et ühendada seade vaakumallikaga (vaakumliin või veeimulaator). Rakendage vaakum. Seade ei tohi sumiseda või süsteemis on leke.
6. Kontrollige, kas süsteem on tühi. Valmistage ette külm sõrm.
5. Kasutage paksuseinalist kummist voolikut (joonisel 6 a läbipaistev voolik), et ühendada seade vaakumallikaga (vaakumliin või veeimulaator). Rakendage vaakum. Seade ei tohi sumiseda või süsteemis on leke.
6. Kontrollige, kas süsteem on tühi. Valmistage ette külm sõrm.
a) Kui külmsõrm on varustatud kondensaatoriga, ühendage veevoolikud nii, et alumine haru ühendub veepistikusse ja ülemine haru tühjendab kraanikaussi (joonisel 6 a kujutatud pruunid voolikud). Alustage vee ringlust läbi kondensaatori.
b) Kui külmasõrm on tühi toru, täitke külmasõrm ääreni jääga, seejärel valage sisse nii palju vett, et sõrm oleks umbes kolmveerandi ulatuses täidetud (joonis 6 b). Mõnel juhul võib külma sõrme täita kuiva jääga ja atsetooniga.
c) Õige tehnika on rakendada vaakum enne sõrme jahutamist, et vältida vee kondenseerumist, mis võib külmast sõrmest kristalle maha pesta.
7. Kuumutage tahke aine soojapuhuriga (joonis 6 c) või Bunseni põletiga, alustades aeglaselt edasi-tagasi liikumisega ja vähese kuumusega. Sublimatsiooniks ei ole soovitatav kasutada liivavanni või kuumutusmantlit, kuna kuumutamine on sageli liiga aeglane ja suudab soojuse suunata ainult aparaadi põhja, mitte külgedele. Suurendage kuumutamise kiirust, kui sublimatsioon ei alga mõne minuti jooksul.
8. Lühikese aja jooksul peaks külmale sõrmele hakkama sadestuma tahke aine. Kahtlemata ladestub see ka klaastaara väliskülgedele (joonis 6 d). Tahke aine saab klaasnõude välisküljelt külmale sõrmele suunata, kui soojuspüstoli või põletiga perioodiliselt klaasi külgedel lehvitada.
8. Lühikese aja jooksul peaks külmale sõrmele hakkama sadestuma tahke aine. Kahtlemata ladestub see ka klaastaara väliskülgedele (joonis 6 d). Tahke aine saab klaasnõude välisküljelt külmale sõrmele suunata, kui soojuspüstoli või põletiga perioodiliselt klaasi külgedel lehvitada.
.
9. Jätkake sublimatsiooni, kuni kogu lenduv aine on kandunud klaastaara alumisest osast külmale sõrmele (joonis 7). Kui ühend hakkab tumenema, vähendage kuumutamise kiirust, et vältida lagunemist.
10. Eemaldage jahutusaine külmast sõrmest.
10. Eemaldage jahutusaine külmast sõrmest.
a) Kui kasutati kondensaatorit, lülitage tsirkuleeriv vesi välja ja eemaldage veevoolikud aparaadist (ettevaatlikult, ilma suurt jama tekitamata).
b) Kui kasutati jäävee jahutusvedelikku, kühveldage võimalusel jää välja ja eemaldage vesi pipetiga (või suurte kaalude puhul kalkunipanniga, joonis 7 a).
11. Laske süsteemil saavutada toatemperatuur.
12. Taastage õrnalt õhurõhk aparatuuri (joonis 7 b), märkides, et süsteemi järsk avamine põhjustab õhu vägivaldse sisenemise aparatuuri ja tõenäoliselt kristallide eraldumise külmast sõrmest.
13. Hoidke õhurõhk kinni. Eemaldage tühjendatud külmsõrm ettevaatlikult aparatuurist ja kraapige sublimeeritud kristallid kellaklaasile (joonis 7 c). Teise võimalusena loputatakse kristallid külmsõrmest lahustiga läbi lehtri ja ümmarguse põhjaga kolbi (joonis 7 d), et hiljem lahusti rotatsiooneauruti abil eemaldada.
13. Hoidke õhurõhk kinni. Eemaldage tühjendatud külmsõrm ettevaatlikult aparatuurist ja kraapige sublimeeritud kristallid kellaklaasile (joonis 7 c). Teise võimalusena loputatakse kristallid külmsõrmest lahustiga läbi lehtri ja ümmarguse põhjaga kolbi (joonis 7 d), et hiljem lahusti rotatsiooneauruti abil eemaldada.
Last edited by a moderator: