无水无氧实验操作技术
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史兰克技术引言史兰克技术(Schlenk Line)也称无水无氧操作技术,是一套惰性气体的净化及操作系统。
通过这套系统,可以将无水无氧惰性气体导入反应系统,从而使反应在无水无氧气氛中顺利进行。
无水无氧操作线主要由除氧柱、干燥柱、Na-K合金管、截油管、双排管、真空计等部分组成.由于Schlenk操作(双排管操作)的特点是在惰性气体气氛下(将体系反复抽真空——充惰性气体),使用特殊的玻璃仪器进行操作;这一方法排除空气比手套箱好,对真空度要求不太高(由于反复抽真空——充惰性气体),更安全,更有效。
其操作量从几克到几百克,一般的化学反应(回流、搅拌、滴加液体及固体投料等)和分离纯化(蒸馏、过滤、重结晶、升华、提取等)以及样品的储藏,转移都可用此操作,因此已被广泛运用。
由于无水无氧操作技术主要对象是对空气敏感的物质,操作技术是成败的关键。
稍有疏忽,就会前功尽弃,因此对操作者要求特别严格。
1:实验前必须进行全盘的周密计划。
由于无氧操作比一般常规操作机动灵活性小,因此实验前对每一步实验的具体操作、所用的仪器、加料次序、后处理的方法等等都必须考虑好。
所用的仪器事先必须洗净、烘干。
所需的试剂、溶剂需先经无水无氧处理。
2:在操作中必须严格认真、一丝不苟、动作迅速、操作正确。
实验时要先动脑后动手。
Schlenk操作对于空气和水高度敏感的化合物如正丁基锂的制备和处理,通常用Schlenk技术。
原理惰性气体在一定压力下由鼓泡器导入安全管经干燥柱初步除水,再除氧,再除去因除氧而产生的微量水分,继而通过Na-K合金管以除去残余的水和氧。
如果该体系也不能引入氮气的话再将气体通入锂屑或灼热的镁屑,最后经过截油管进入双排管。
在干燥柱中,常填充脱水能力强并可再生的干燥剂,如5A分子筛;在除氧柱中则选用除氧效果好并能再生的除氧剂,如银分子筛。
经过这样的脱水除氧系统处理后的惰性气体,就可以导入到反应系统或其他操作系统。
事前准备要对干燥柱和除氧柱进行活化。
随着科学的不断发展,为了探索新的研究领域,化学家们更多地着眼于对空气敏感的化合物。
自然界存在的和人工合成的化合物中有许多是对空气敏感的——怕空气中的氧和水。
不少化合物在大气中的稳定性往往是以秒或分来计算的。
在化学中最新发展的一些重要领域如金属有机化合物可逆载氧体、硼氢化物、气体氟化物,游离基等等大多是对空气敏感的。
为了研究这类化合物——合成、分离、纯化和分析鉴定,必须使用特殊的仪器和无氧无水操作技术。
否则,即使合成路线和反应条件都是合适的,最终也得不到预期的产物。
不但反应、分离、纯化过程要严格执行无氧操作规程,而且各种分析鉴定的取样,称量以及制样均须如此。
否则即使看到产物也不能得到符合要求的分析结果。
无氧无水实验操作技术已在有机化学和无机化学中较广泛的应用。
由于它适用于对空气敏感的物质的研究,所以在化学的其它领域以及生物学,物理学中也得到一些应用。
目前采用的无氧无水操作分三种:( 1 )高真空线操作(Vacuum-line);( 2 ) Schlenk操作;( 3 )手套箱操作(Glove-box)。
下面对这三种操作中的高真空线操作(Vacuum-line)作简单介绍:1.高真空线操作。
即对空气敏感物质的操作在事先抽真空的体系中进行。
其特点是真空度高,极好地排除了空气。
它适用于气体与易挥发物质的转移,贮存等操作,而没有污染。
这一技术已成功地用于硼氢化合物,氢化物、卤化物及其它许多易挥发物质的合成和处理。
高真空线操作的量较少,从大约一毫克至几十克。
一般采用玻璃制作的真空系统。
但这不适用于氟化氢及其它一些活泼的氟化物。
这些化合物最好在金属或碳氟化合物制成的仪器中处理。
高真空线操作要求的真空度高(一般在10——10Kpa),因此对真空泵(需使用机械真空泵和扩散泵)和仪器安装的要求极高,还要有液氮冷阱。
在高真空线上一般可进行下列操作:a .样品的封装。
活泼的金属有机化合物的样品无论是为了保存或送样分析,常需在真空下封装。