Ievads
Daži savienojumi spēj sublimēties, kas ir tieša fāzes maiņa no cietas vielas uz gāzi. Ciets oglekļa dioksīds ir piemērs vielai, kas viegli sublimējas pie atmosfēras spiediena, jo sausa ledus gabals necietīs, bet šķietami "pazudīs", jo tas tieši pārvērtīsies par oglekļa dioksīda gāzi. Sublimācija ir analoģisks process vārīšanās procesam, jo tas notiek, kad savienojuma tvaika spiediens ir vienāds ar tā spiedienu (bieži vien atmosfēras spiedienu). Atšķirība ir tāda, ka sublimācijā ir iesaistīts cietas vielas tvaika spiediens, nevis šķidruma tvaika spiediens. Lielākajai daļai cietu vielu nav ievērojama tvaika spiediena viegli pieejamās temperatūrās, un šī iemesla dēļ sublimācijas spēja ir reti sastopama. Savienojumi, kas spēj sublimēties, parasti ir tādi, kuriem cietā stāvoklī ir vāji starpmolekulārie spēki. Tie ir savienojumi ar simetrisku vai sfērisku struktūru. Turpmāk ir doti sublimējamu savienojumu piemēri: DMT; magnija 4-hidroksibutirāts; TMA u. c.
Šo metodi izmanto vielu attīrīšanai. Šo procesu priekšrocības ir šādas: salīdzinoši augsts līdzsvara atdalīšanas koeficients; iespēja, ja izmanto gāzu maisījumus, izslēgt šķīdinātāju iztvaikošanu (atšķirībā no absorbcijas un rektifikācijas); zemāka darba temperatūra nekā destilācijas laikā; viegla pārklājuma procesa kontrole; iespēja uzreiz iegūt mērķa produktus komerciālā formā (dispersas daļiņas, monokristālus, cietas plēves), augstas tīrības pakāpes materiālus, nesavienojamu komponentu kompozīcijas (nemetālu whiskers metāliskā matricā), plānus un ļoti sīkus metālu pulverus, to oksīdus.
Šo metodi izmanto vielu attīrīšanai. Šo procesu priekšrocības ir šādas: salīdzinoši augsts līdzsvara atdalīšanas koeficients; iespēja, ja izmanto gāzu maisījumus, izslēgt šķīdinātāju iztvaikošanu (atšķirībā no absorbcijas un rektifikācijas); zemāka darba temperatūra nekā destilācijas laikā; viegla pārklājuma procesa kontrole; iespēja uzreiz iegūt mērķa produktus komerciālā formā (dispersas daļiņas, monokristālus, cietas plēves), augstas tīrības pakāpes materiālus, nesavienojamu komponentu kompozīcijas (nemetālu whiskers metāliskā matricā), plānus un ļoti sīkus metālu pulverus, to oksīdus.
Savienojumi, kurus var sublimēt vakuumā
Tā kā relatīvi maz cieto vielu spēj sublimēties, šis process var būt lieliska attīrīšanas metode, ja gaistoša cieta viela ir piesārņota ar negaistošiem piemaisījumiem. Netīru cieto vielu uzkarsē trauka apakšā, tuvu aukstai virsmai, ko sauc par "auksto pirkstu" (1. attēls). Gaistošajai cietai vielai sublimējoties, tā nogulsnējas uz aukstā pirksta virsmas (kur to vēlāk var reģenerēt) un tādējādi tiek atdalīta no negaistošās vielas, kas paliek traukā. Tomēr šis process nav īpaši efektīvs gaistošo cieto vielu atdalīšanā viena no otras.
No cietajām vielām ar ievērojamu tvaika spiedienu istabas temperatūrā daudzām joprojām ir nepieciešama diezgan augsta temperatūra, lai aktīvi sublimētos (kad to tvaika spiediens ir vienāds ar atmosfēras spiedienu, kas ir gandrīz 760 mm Hg). Ja šīs cietās vielas uzkarsē līdz to sublimācijas temperatūrai atmosfēras spiedienā, dažas no tām procesa laikā sadeg un sadalās. Šā iemesla dēļ sublimāciju ļoti bieži veic pazeminātā spiedienā (sublimācija vakuumā). Līdzīgi vakuumdestilācijai, kurā šķidrums vārās, kad tā tvaika spiediens ir vienāds ar pazeminātu spiedienu aparātā, vakuumsublimācijā cietā viela sublimējas, kad tās tvaika spiediens ir vienāds ar pazeminātu spiedienu aparātā. Vakuumdestilācijā spiediena samazināšana ļauj šķidrumiem vārīties zemākā temperatūrā. Līdzīgi, samazinot spiedienu vakuuma sublimācijā, cietās vielas sublimējas zemākā temperatūrā, kas ļauj izvairīties no sadalīšanās.
Soli pa solimācijai
Zematmosfēras spiediena
Šajā iedaļā parādītā sublimācija parāda 0,29 g ferrocēna attīrīšanu, kas izauga garās adatās Petri trauku apakšā un augšā (90 % atgūstamība).1. Uz "apakšējā" Petri trauciņa plānā slānī izklājiet neapstrādātu, sausu sublimējamo cieto vielu (2. attēls, a). Ja tas ir gabalains, vispirms sasmalcina ar smalcinātāju. Noteikt augšējā Petri trauciņa tukšo masu. Ir svarīgi, lai attīrāmā cietviela būtu sausa: ja paraugs ir slapjš ar šķīdinātāju, sublimācijas laikā uz augšējā Petri trauka var veidoties kondensāts. Sublimācijas sākuma stadijā nelielu kondensāta daudzumu no augšējā Petri trauciņa var noslaucīt ar papīra dvieli. Tomēr pārāk liels kondensāta daudzums var nomazgāt kristālus no augšējā Petri trauka.
2 . Apakšējo Petri trauciņu pārklājiet ar augšējo trauciņu un novietojiet uz stiepļu sieta uz karstās plīts tvaika nosūcējā (2. b attēls), iestatot atbilstošu temperatūru (atkarībā no interesējošā savienojuma sublimācijas punkta, iespējams, vidēji zemu). Stiepļu siets palīdz vienmērīgi izkliedēt karstumu uz trauka un līdz minimumam samazina uzkaršanu.
3 . Uz Petri trauciņa novietojiet lielu 600 ml mērglāzi, kas piepildīta ar ledainu ūdeni (2. c attēls).
2 . Apakšējo Petri trauciņu pārklājiet ar augšējo trauciņu un novietojiet uz stiepļu sieta uz karstās plīts tvaika nosūcējā (2. b attēls), iestatot atbilstošu temperatūru (atkarībā no interesējošā savienojuma sublimācijas punkta, iespējams, vidēji zemu). Stiepļu siets palīdz vienmērīgi izkliedēt karstumu uz trauka un līdz minimumam samazina uzkaršanu.
3 . Uz Petri trauciņa novietojiet lielu 600 ml mērglāzi, kas piepildīta ar ledainu ūdeni (2. c attēls).
.
4. Laika gaitā paraugs sublimējas un uzkrājas uz augšējā Petri trauciņa (3. attēls). Uzraugiet sublimāciju, jo procesa laikā savienojumi var sadegt (ja tie sāk melnēt, samaziniet karstumu). Turpināt sublimāciju, līdz šķiet, ka uz apakšējā Petri trauciņa paliek maz (vai vispār nepaliek) cietas vielas. Ļoti bieži kristāli izaug arī gar apakšējā trauka malām.
5. Maigi noņemiet Petri trauciņus no karstās plīts, izmantojot kokvilnas cimdus (4. a attēls) vai silikona karsto roku aizsargu. Trauciena rezultātā no augšējā Petri trauciņa izkritīs sublimētie kristāli.
Drošības piezīme: ļaujiet abiem trauciņiem atdzist neskartiem uz keramikas plāksnītes tvaika nosūcējā (4. b attēls). Neizņemiet augšējo Petri trauciņu uzreiz, citādi var izdalīties kaitīgi izgarojumi.
6. Kristāli, kas atrodas augšējā Petri trauciņā, ir attīrīti, un tie ir jāsaglabā (un jānosaka to masa). Dažreiz var saglabāt arī materiālu uz apakšējā trauciņa, ja tas izskatās kristālisks (kas nozīmē, ka tajā ir noticis sublimācijas process) un tas nav piesārņots ar ogli (4. c attēls).
5. Maigi noņemiet Petri trauciņus no karstās plīts, izmantojot kokvilnas cimdus (4. a attēls) vai silikona karsto roku aizsargu. Trauciena rezultātā no augšējā Petri trauciņa izkritīs sublimētie kristāli.
Drošības piezīme: ļaujiet abiem trauciņiem atdzist neskartiem uz keramikas plāksnītes tvaika nosūcējā (4. b attēls). Neizņemiet augšējo Petri trauciņu uzreiz, citādi var izdalīties kaitīgi izgarojumi.
6. Kristāli, kas atrodas augšējā Petri trauciņā, ir attīrīti, un tie ir jāsaglabā (un jānosaka to masa). Dažreiz var saglabāt arī materiālu uz apakšējā trauciņa, ja tas izskatās kristālisks (kas nozīmē, ka tajā ir noticis sublimācijas process) un tas nav piesārņots ar ogli (4. c attēls).
Zem pazemināta spiediena (sublimācija vakuumā)
Sublimācija šajā sadaļā parāda kampara attīrīšanu divos mērogos: 2,28 g (lielais mērogs, 77 % atgūstamība) un aptuveni 0,2 g (mazais mērogs).
1. Ja sublimējamā cietviela ir gabalaina, vispirms to sasmalcina ar miezeri un piestu (5. attēls, a). Pēc tam sauso, rupjo cietvielu ievieto sublimācijas aparāta apakšā (5. b attēls). Svarīgi, lai cietā viela būtu sausa: ja paraugs ir slapjš ar šķīdinātāju, sublimācijas laikā uz aukstā pirksta var veidoties kondensāts. Pārāk liela kondensācija var nomazgāt kristālus no aukstā pirksta.
2. Piestipriniet aparātu pie gredzenveida statīva vai režģa (5. c un d attēls). Maziem mērogiem aparātu atbalsta ar platformu (5. attēls, d). Liela mēroga sublimators ir parādīts 5. c attēlā.
3. Viegli ietaukot savienojuma vietu, kas savieno abus sublimācijas stikla traukus. Smērvielu var viegli uzklāt ar šļirci, kas ir pilna ar smērvielu. Ja izmantojat slīpētu stiklu, viegli ieeļļojiet savienojumu pie tā gala, kas nebūs saskarē ar paraugu (5. attēls, d).
4. Ievietojiet sublimācijas aparāta augšējo daļu (auksto pirkstu) un pagrieziet abus stikla trauku gabalus kopā, lai smērviela izplatītos savienojumā. Ja tiek izmantots slīpēts stikls, smērvielām jāpanāk, lai savienojuma apakšējā puse kļūtu caurspīdīga visā garumā (6. attēls, a). Ja viss savienojums kļūst caurspīdīgs, tad ir izmantots pārāk daudz smērvielas un daļa tās ir jānoslauka.
5. Ar biezu gumijas caurulīti (caurspīdīga šļūtene 6. a attēlā) savienojiet aparātu ar vakuuma avotu (vakuuma līniju vai ūdens aspiratoru). Ievietojiet vakuumu. Iestatījumam nevajadzētu sūkstīties, vai arī sistēmā ir noplūde.
6. Vakuums tiek noņemts. Sagatavojiet auksto pirkstu.
5. Ar biezu gumijas caurulīti (caurspīdīga šļūtene 6. a attēlā) savienojiet aparātu ar vakuuma avotu (vakuuma līniju vai ūdens aspiratoru). Ievietojiet vakuumu. Iestatījumam nevajadzētu sūkstīties, vai arī sistēmā ir noplūde.
6. Vakuums tiek noņemts. Sagatavojiet auksto pirkstu.
a) Ja aukstajam pirkstam ir kondensators, savienojiet ūdens šļūtenes tā, lai apakšējais posms būtu savienots ar ūdens sprauslu, bet augšējais posms novadītos uz izlietni (iedeguma šļūtenes 6. a attēlā). Sākt ūdens cirkulāciju caur kondensatoru.
b) Ja aukstais pirksts ir tukša caurule, piepildiet auksto pirkstu līdz malām ar ledu, pēc tam ielejiet pietiekami daudz ūdens, lai piepildītu pirkstu apmēram līdz trim ceturtdaļām (6. attēls, b). Dažos gadījumos auksto pirkstu var piepildīt ar sauso ledu un acetonu.
c) Pareiza tehnika ir pirms pirksta atdzesēšanas piemērot vakuumu, lai novērstu ūdens kondensāta veidošanos, kas varētu izskalot kristālus no aukstā pirksta.
7. Uzkarsē cieto vielu ar karstspuldzi (6. attēls, c) vai Bunsena degli, sākot lēnām kustībām uz priekšu un atpakaļ un ar nelielu karstumu. Sublimēšanai nav ieteicams izmantot smilšu vannu vai sildīšanas mantiju, jo sildīšana bieži ir pārāk lēna un var novirzīt siltumu tikai uz aparāta apakšējo daļu, nevis uz sāniem. Palieliniet sildīšanas ātrumu, ja sublimācija nesākas dažu minūšu laikā.
8. Īsā laikā uz aukstā pirksta jāsāk nogulsnēties cietai vielai. Tā neapšaubāmi nogulsnēsies arī uz stikla trauku ārpuses (6. attēls, d). Cietvielu var novirzīt no stikla trauka ārpuses uz aukstā pirksta pusi, periodiski vicinot karstuma pistoli vai degli pa stikla malām.
8. Īsā laikā uz aukstā pirksta jāsāk nogulsnēties cietai vielai. Tā neapšaubāmi nogulsnēsies arī uz stikla trauku ārpuses (6. attēls, d). Cietvielu var novirzīt no stikla trauka ārpuses uz aukstā pirksta pusi, periodiski vicinot karstuma pistoli vai degli pa stikla malām.
).
9. Turpiniet sublimāciju, līdz visa gaistošā viela pāriet no stikla trauka apakšējās daļas uz aukstā pirksta (7. attēls). Ja savienojums sāk tumšņot, samaziniet karsēšanas ātrumu, lai novērstu sadalīšanos.
10. Uzkarsējiet, lai novērstu sadalīšanos. Noņemiet dzesēšanas šķidrumu no aukstā pirksta.
10. Uzkarsējiet, lai novērstu sadalīšanos. Noņemiet dzesēšanas šķidrumu no aukstā pirksta.
a) Ja tika izmantots kondensators, izslēdz cirkulējošo ūdeni un izņem ūdens šļūtenes no aparāta (uzmanīgi, neradot lielu nekārtību).
b) Ja tika izmantots ledus ūdens dzesētājs, ja iespējams, izslauciet ledu un noņemiet ūdeni ar pipeti (vai lieliem mērogiem - ar tītara bļodiņu, 7. a attēls).
11. Ļaujiet sistēmai sasniegt istabas temperatūru.
12. Uzmanīgi atjaunojiet gaisa spiedienu aparātā (7. b attēls), ņemot vērā, ka pēkšņa sistēmas atvēršana izraisīs gaisa strauju iekļūšanu aparātā un, iespējams, izraisīs kristālu izkļūšanu no aukstās pirkstiņas.
13. Atveriet sistēmu, lai nodrošinātu to, ka kristāli izkļūst no aukstās pirkstiņas. Uzmanīgi izņemiet iztukšoto auksto pirkstu no aparāta un nokasiet sublimētos kristālus uz pulksteņa stikla (7. c attēls). Vai arī noskalojiet kristālus no aukstā pirksta ar šķīdinātāju caur piltuvi un ielejiet kolbā ar apaļu dibenu (7.7. d attēls), lai vēlāk noņemtu šķīdinātāju, izmantojot rotējošo iztvaicētāju.
13. Atveriet sistēmu, lai nodrošinātu to, ka kristāli izkļūst no aukstās pirkstiņas. Uzmanīgi izņemiet iztukšoto auksto pirkstu no aparāta un nokasiet sublimētos kristālus uz pulksteņa stikla (7. c attēls). Vai arī noskalojiet kristālus no aukstā pirksta ar šķīdinātāju caur piltuvi un ielejiet kolbā ar apaļu dibenu (7.7. d attēls), lai vēlāk noņemtu šķīdinātāju, izmantojot rotējošo iztvaicētāju.
Last edited by a moderator: