Лаборатория химическая. Общее устройство. Л. может быть названо всякого рода помещение, приспособленное для производства химических исследований. По характеру работ отличают Л. органической химии, аналитической химии, разного рода химико-технические Л. и пр. Из существующих Л. лучше всего обставлены Л. при разного рода ученых учреждениях и при высших учебных заведениях. Их-то мы и будем иметь в виду. Лабораторное помещение должно иметь специальное устройство, чтобы удовлетворять всем научным требованиям. Прежде всего оно должно быть достаточно светло. Не говоря уже о том, что дневной свет безусловно необходим для разного рода цветных реакций, для людей, проводящих большую часть своего времени в Л., хорошее освещение является необходимым требованием гигиены. Важнейшим вопросом при постройке Л. является устройство отопления и в особенности вентиляции. Обычная для жилых помещений вентиляция (см.) здесь совершенно недостаточна. Из разных систем ее наиболее рациональна та, когда через одну сеть нагреваемых каналов поступает в Л. наружный воздух, а через другую удаляется испорченный. Для операций, при которых выделяются вредные пары и газы, устраиваются закрытые шкафы со стеклами; в них имеется отверстие, ведущее в вытяжной канал, и дверцы, делающие доступной внутренность шкафа. Лабораторное помещение устраивается из комнат разной величины. Для занятий начинающих предпочитают иметь один большой общий зал, где удобнее вести надзор за их работами. Для профессоров, их помощников, лаборантов и других лиц, ведущих самостоятельные исследования, устраиваются отдельные комнаты, где бы они не были стеснены в своих работах. Комнаты для лаборантов, следящих за работами учеников, помещаются близ общих зал. Кроме комнат для работающих, в лаборатории находятся отдельные, более или менее изолированные комнаты для взвешивания, которые устраиваются подальше от рабочих помещений, во избежание порчи весов от кислых паров, комнаты для производства разного рода физических измерений, тепловых, световых и пр., комнаты для работ с сероводородом, для органического анализа, мытья посуды, для перегонных кубов и пр. Потом обыкновенно имеется комната для библиотеки, для коллекций и пр. Обыкновенно здесь же находится аудитория, где читаются лекции по химии. При Л. непременно должен быть ледник. Обыкновенно часть лабораторного здания отводится под квартиры профессоров, лаборантов и служителей. Это представляет громадное удобство, ибо химические опыты часто длятся круглые сутки. Лабораторная мебель состоит из рабочих столов специального устройства (ф. 1, IV), столов обыкновенных, шкафов для хранения приборов, материалов и книг и разного рода табуретов, подставок, стульев. Рабочие столы делаются обыкновенно около 1½ арш. высоты, 1¼ арш. ширины и от 2-х до 4-х и более аршин длины, имеют сверху ряд ящиков для рабочих инструментов (ножей, напильников, ножниц), для пробок и проч. и шкафики внизу — для крупных приборов, препаратов и проч. На столе находятся полочки для реактивов; к столу проведен газ и вода. В благоустроенной Л. на столе имеются краны, дающие возможность сообщать приборы с разреженным пространством и резервуаром сжатого воздуха. Рядом со столом устраивается обыкновенно сточная раковина. Освещение бывает газовое и электрическое. В русских Л. вообще не взимается никакой особой платы за пользование всеми лабораторными удобствами (материалами, приборами и пр.). В этом отношении мы имеем громадное преимущество пред заграничными Л., где, вообще, химическое образование стоит дорого.
Лабораторная техника. — Здесь подразумевается знакомство с лабораторными приборами, обычными манипуляциями и теми общими приемами, которыми пользуются при химических исследованиях. Лабораторная утварь. В лабораторном имуществе выдающееся место занимает стеклянная химическая посуда и, вообще, стеклянные приборы; форма их крайне разнообразна, как это видно из табл. I, II и III. Одна часть посуды делается из тонкого, равномерного стекла и служит для нагревания (напр. стаканы, колбы и пр.), другая же не выносит резких изменений температуры и служит, напр., для хранения реактивов, препаратов и др. целей. Стекло, идущее на химические приборы, должно, вообще, отличаться малой изменяемостью от действия химических реагентов (воды, кислот, щелочей и пр.), потом все предметы при изготовлении должны быть медленно и равномерно охлаждены, иначе стекло будет легко давать трещины (см. Стекло). Для очистки грязной химической посуды прежде всего прибегают к промывке водой, когда удаляют вещества, в ней растворимые. Смотря по степени загрязнения, берется обыкновенная вода или дистиллированная, холодная или горячая. Вещества, нерастворимые в воде, удаляются часто механическими путем, напр. пробирки, конические колбы, при помощи щеток (ф. 36, I) трубки — бумагой, навернутой на длинную деревянную палочку, конец которой утыкан короткими металлическими шпильками, чтобы бумага не сползала с палочки; колбы, реторты и пр. очищаются взбалтыванием с водой, в которую кладут клочки фильтровальной бумаги. Во многих случаях вещества минеральные удаляются действием кислот соляной или азотной, или щелочами. Труднее всего очистка посуды от органических веществ. Их разлагают кипячением с крепкой азотной кислотой, царской водкой или нагреванием с хромовой смесью (раствор K2Cr2O7 в серной кислоте). В других случаях берутся какие-либо растворители: спирт, эфир, сероуглерод и проч. Чтобы высушить внутри мокрую посуду, когда этого нельзя достигнуть вытиранием полотенцем или фильтровальной бумагой, ее при нагревании продувают воздухом с помощью стеклянной трубки, соединенной с мехом паяльного стола (см. ниже) или с дующим водяным насосом (см. ниже). Чтобы ускорить высушивание, посуду ополаскивают спиртом, который испаряется легче воды. Иногда после спирта ополаскивают эфиром; тогда высушивание идет еще быстрее. Из фарфоровой посуды чаще всего употребляются чашки для выпаривания разнообразной формы; обыкновенно их делают с носиками, чтобы удобнее было выливать из них жидкости. Чашки покрыты глазурью обыкновенно только с внутренней стороны и с краев. Они должны быть тонки, в особенности у дна, и равномерной толщины. Кроме чашек употребляются фарфоровые тигли для прокаливания (фиг. 10, I), с крышками; тонкость и равномерность стенок здесь еще более важны, чем для чашек, так как они должны выносить более значительные перемены температуры. Из фарфора делаются также ступки и пестики для растирания не особенно твердых веществ (ф. 24, I). Для очень высоких температур применяются также тигли и реторты из гессенской глины. Изредка применяются фарфоровые трубки, воронки, ложечки и пр. Металлические приборы тоже весьма разнообразны; таковы чашки и тигли из серебра, напр., для выпаривания щелочей, и платины. Платиновая посуда имеет особенно широкое применение, но она не пригодна для царской водки и вообще жидкостей, выделяющих хлор, для расплавленных щелочей, далее для прокаливания окисей свинца, висмута и др. легко восстановляемых металлов, способных сплавляться с платиной, сернистых щелочей, веществ, выделяющих фосфор. Уголь тоже образует соединение с платиной; при накаливании в светящемся, восстановительном пламени газовой горелки платина делается матовой, хрупкой и посуда из нее легко прогорает. Поверхность тигля или чашечки должна быть чиста и блестяща. Для чистки платиновой посуды прибегают прежде всего к действию химических реагентов, напр. кипятят в соляной или азотной кислоте, или действуют расплавленной кислой сернокалиевой солью. Если это не помогает, трут асбестом, который снимает ничтожный слой платины, не делая царапин. В большом ходу в Л. платиновые пластинки и проволока для различных испытаний при прокаливании и различной формы ложечки и лопаточки (так наз. шпатели). Для поддержки посуды во время опытов и вообще для закрепления в известном положении различных приборов в Л. употребляются подставки, штативы, самой разнообразной формы, начиная от простых четырехугольных деревянных брусков до таких приборов как универсальный штатив Бунзена (фиг. 20, III). Последний состоит из тяжелой железной доски а с вертикальным железным стержнем. На стержне находятся различной величины кольца g, h, i для помещения чашек, колб, воронок и так наз. зажимы или лапки (род винтовых клещей), для укрепления колб, стоящих на кольцах, трубок и пр. Как кольца, так и лапки укрепляются при помощи винтов в желаемом положении в особого рода зажимах о, которые могут перемещаться по стержню вверх и вниз и вращаться вокруг него в горизонт, плоскости. На. штативе бывает два сорта лапок, одни небольшие k, l, т, для трубок, колб, другие — для закрепления холодильников n. В лапке в сочленении находится спиральная пружина, которая раздвигает ее, когда нажимной винт ослаблен; это облегчает вынимание зажатых предметов. Чтобы не раздавливать последних при зажимании, на лапки, в соответственных местах, наклеиваются пробковые пластинки или надевается каучук. Для сверления дыр в пробках употребляют так наз. пробочные сверла (ф. 28, I). Это серия латунных трубок различного диаметра, с острыми краями на одном конце; на другом конце в стенках находятся одна против другой две дырочки, через которые продевается металлический стержень, чтобы удобнее вращать сверло. Когда хотят сделать в пробке дыру для вставления в нее стеклянной трубки, то берут сверло несколько меньшего против трубки диаметра, ставят его вертикально на пробку и вращают, осторожно нажимая. Если края сверла хорошо отточены и сверло не нажимается сильно, получается дыра с ровной поверхностью; в противном случае ее приходится выравнивать круглым напильником. Чтобы сделать дыру в каучуковой пробке, сверло время от времени погружают в раствор едкого натра или кали. Для точки сверл служит особый нож (фиг. 15,1) или же пользуются обыкновенным напильником. Пробки должны быть мягки, иначе они не будут прилегать хорошо к стенкам горлышка сосуда. Чтобы достигнуть этого, лучше всего помять их при помощи деревянного жома. Он состоит из двух прочных деревянных брусков, с выемками для пробок различного диаметра. Бруски соединены шарниром. Пробки обжимают постепенно и не очень сильно, чтобы не раздавить. Чтобы брать накаленные предметы употребляют стальные щипцы (ф. 16, I); концы их покрыты иногда платиной. Это удобно, напр., для платиновых тиглей, чашек и пр. Для зажимания каучуковых трубок употребляются винтовые, пружинные и др. зажимы (фиг. 14, 33, 37, I). Необходимую принадлежность лабораторного имущества составляют ножи для обрезывания пробок и пр. ножницы, напильники и набор обычных столярных и слесарных инструментов. В Л. для нагревания пользуются обыкновенно светильным газом. Служащие для этой цели горелки представляют большое разнообразие. Все они, однако, устроены с таким расчетом, чтобы светильный газ смешивался предварительно внутри горелки с достаточным количеством воздуха и, сгорая, развивал наибольшее количество тепла. Обыкновенно употребляется различными образом видоизмененная, бунзеновская, горелка. В простейшей форме (фиг. 20, I) она состоит из подставки, в которой прикреплена коленчатая трубка; горизонтальное колено служит для притока газа, а вертикальное имеет узкое отверстие для его выхода. Сюда привинчивается трубка пошире с двумя боковыми отверстиями внизу на уровне выхода газа: через них входит воздух, нужный для полноты горения. Горелка соединяется с газовым краном при помощи каучуковой трубки. Если открыть кран, то газ будет выходить из отверстия в трубку и, смешавшись в ней с воздухом, при выходе из горелки при зажигании будет гореть бесцветным пламенем. Рассматривая пламя бунзеновской горелки, можно ясно заметить в нем два конуса: внутренний более темный и наружный более прозрачный. Когда горение не совсем полное, на вершине темного конуса появляется белый, светящийся язычок. Во внутреннем конусе, где горение только начинается, температура невысока и эта часть пламени обладает восстановляющей способностью, в особенности вышеуказанный светящийся язычок. В наружном конусе, где процесс горения в полном ходу, устанавливается наибольшая температура, именно внутри его, примерно на расстоянии 2/3 высоты пламени от низа. Ближе к краям и к вершине температура его несколько ниже, благодаря влиянию окружающего воздуха, но зато здесь появляется способность к окислительным реакциям. Правильность горения в бунзеновской горелке зависит от пропорции между газом и воздухом, входящим через отверстия. Если воздуха мало, пламя становится светящимся и невысокой температуры; когда его много, внутри горелки образуется взрывчатая смесь, которая при зажигании воспламеняется, и газ начинает гореть внутри горелки; наружное пламя становится узким, появляется запах ацетилена, вследствие неполного горения газа; горелка накаливается, так что надетая на нее каучуковая трубка размягчается и может дать трещину и затем загореться. На горелках обыкновенно в нижней части находится подвижной барабан с отверстиями, вращением которого регулируется приток воздуха в горелку. Приток газа регулируется краном газопровода. Бунзеновские горелки делаются также с тремя, пятью и более трубками, с целью увеличения размеров пламени (фиг. 17, I). В других горелках одновременно изменяется приток газа и воздуха, напр. в горелке Финкенера (ф. 19, I). Для получения той или другой формы пламени изменяется устройство верхней части горелки (ф. 18, I). Напр., на трубку надевается небольшой барабан с боковыми отверстиями, и тогда получается пламя в форме розетки, или при помощи насадки со щелью получается плоское пламя; иногда на конце надевается сетка и пр. Чтобы пламя горелки не колебалось от движения воздуха, надевается железный колпачок, помещающийся на крестовине, которая может подниматься или опускаться по винтовой нарезке на трубке горелки (ф. 19, I). Для получения очень высоких температур существует так наз. паяльная лампа. Она служит для прокаливания и для работы со стеклом и состоит из двух концентрических трубок (фиг. 21, I). Наружная, при помощи крана, соединена с газопроводом, а внутренняя — с воздуходувным мехом, приводимым в движение ногой (фиг. 50, I), или воздуходувным насосом (см. ниже). Для получения пламени различной величины меняется отверстие, через которое вдувается воздух; это достигается тем, что на конец трубки навинчиваются небольшие конусы а с каналами различной ширины. Канал конуса должен быть совершенно прямой и приходиться против центра отверстия наружной трубки; иначе не получится длинного тонкого пламени, которое нужно для работы со стеклом, или оно будет идти вкось. Горелка укреплена на подножке обыкновенно при помощи шаровых шарниров S, которые дают возможность вращать ее по всем направлениям. Для удобства при работе со стеклом, паяльная лампа помещается на особом, так наз. паяльном столе, с этажеркой для стеклянных трубок и ящичками для напильников, ножа для разрезывания трубок и др. принадлежностей стеклоделия. При отсутствии светильного газа можно применять различные спиртовые, бензиновые и керосиновые лампы, горящие бесцветным племенем. Значительная доля лабораторного имущества состоит из разного рода печей, водяных и воздушных бань и пр. (см. ниже). В качестве двигателей, напр. для перевешивания, взбалтывания и пр., в Л. часто пользуются водяными турбинами. На фиг. 10, III помещена турбина Рабе. Здесь в круглой коробке (справа) находится колесо с лопастями, в которые ударяет струя воды, входящая в коробку через трубку а и выходящая через трубку b. Движение колеса передается различным приборам обычным способом. Очень удобны электрические двигатели, напр. Марселя Депре.
В заключение остановимся на описании ртутных и водяных насосов, которые играют большую роль как при работе с газами, так и при разных химических операциях. Наибольшее распространение имеют водяные насосы. Их множество систем. Очень удобен насос Альвернья (ф. 44, I). Он состоит из стеклянной трубки, в которую впаяны два конуса, один над другим. Конец трубки E соединен с водопроводом, а припаянная к ней боковая трубочка А — с прибором, откуда выкачивается воздух. Отверстие а около 1—2 мм. в диаметре. Выходящая из а струя воды входит в отверстие b нижнего конуса и увлекает с собою воздух, который выталкивается наружу. Расстояние между вершинами конусов и величина отверстий а и b должны быть строго определенные. Так как при разрежении внешний воздух стремится прорваться в насос через нижнее отверстие D, то его или погружают в воду, или на него надевают каучуковую трубку, которая при действии насоса всегда заполнена водой. Предел разрежения, достигаемый водяным насосом, определяется давлением водяного пара при данных условиях; но напор воды должен быть не менее 10—11 м. водяного столба. Чтобы следить за ходом разрежения, насос соединяется с манометром. Когда кончают разрежение, то, прежде чем закрыть водопроводный кран, нужно отделить прибор, из которого выкачивают воздух; иначе в него будет переброшена атмосферным давлением вода из насоса. С этой же целью, на случай уменьшения напора воды в водопроводе между прибором и насосом ставится склянка с предохранительным клапаном. Во избежание поломок насос вставляется в металлическую оправу. Такого рода водяной насос может служить одновременно и воздуходувным насосом. Для этого при нем устраивается закрытая коробка, в которую вталкивается забираемый им воздух и в ней сжимается напором воды. Если выпускать из коробки воздух так, чтобы установилось равновесие между приходом и расходом, то будем иметь постоянную струю воздуха. На ф. 16, III изображен один из таких насосов с двумя манометрами; один указывает степень разрежения в приборе, а другой — давление воздуха в коробке. Из ртутных насосов наиболее проста по конструкция насоса Менделеева (ф. 1, III). Он состоит из длинной (ок. м.) стеклянной трубки, кончающейся яйцевидным вздутием; к ней припаяны две трубочки: одна (более 760 мм.) соединяется с прибором для выкачивания воздуха, а другая погружена в ртуть при g. В резервуар с ртутью, соединяющийся с а толстым, оплетенным тканью каучуком. Выкачивание идет таким образом. Если поднять В, ртуть, поднимаясь в b, вытеснит из яйца воздух через трубочку с. Когда она начнет выливаться через с, В опускают, и тогда в образовавшееся разреженное пространство начнет входить воздух из нашего прибора. Если вновь поднять В, ртуть, дошедши до h, войдет в трубочку h и поднимется на некоторую высоту; яйцеобразное пространство будет тогда отделено от прибора, и ртуть при дальнейшем поднятии снова вытеснит воздух через с. При новом опускании В воздух снова наполнит насос и т. д. Этот насос хорош в том отношении, что в нем нет ни одного крана. Также удобен насос Шпренгеля, например в конструкции Альвернья; здесь постоянно капля за каплей падает в длинную капиллярную трубку ртуть; промежутки между каплями являются наполненными воздухом, который и выталкивается вон из прибора. Насос Гейслера (фиг. 8, III) сложен по конструкции и имеет множество кранов, которые все должны быть очень хорошо пришлифованы. Сосуд с ртутью А поднимается и опускается на блоках. Когда он опущен, в В образуется пустота, в которую входит выкачиваемый газ через кран. Перед тем как поднять А этот кран закрывается. Подняв А, вытесняют весь находящийся в В газ через трубку, открыв краны; потом их закрывают, А опускают и открывают снова первый кран и т. д.
Операции. Определение веса играет важнейшую роль в лабораторной практике. В Л. употребляются обыкновенно два сорта весов; одни для точного взвешивания, другие для приблизительного; также имеется и два сорта разновесок. Что касается обращения с весами, их установки и пр. см. Весы. Точные весы должны помещаться в Л. в особой комнате (см. выше). Вещества, назначенные для взвешивания, никогда не кладутся прямо на чашки весов (в особенности точных), а помещаются в каком-либо сосуде; при точном взвешивании твердых тел, притягивающих, напр., влагу, часто применяют часовые стекла с шлифованными краями. Стекла плотно прижимаются одно к другому особой пружиной. Это небольшая тонкая латунная пластинка, в которой по длине прорезаны две параллельные щели (ф. 41, I). В других случаях для взвешивания применяются легкие флакончики с пришлифованной пробкой (ф. 40, I); иногда вещество отвешивается в запаянной трубке и пр. Тоже и относительно жидкостей. Для определения объема жидкостей существуют измерительные колбы, цилиндры, пипетки и бюретки. Измерительные колбы (ф. 46, I) бывают емкостью от 50 куб. см. до 2 литров при 0°, 15° или 17½°; на шейке их находится черта, указывающая положение уровня жидкости при измерении (обыкновенно смотрят, чтобы нижний край мениска совпадал с чертой, когда луч зрения идет горизонтально). При выливании всегда часть жидкости остается, между тем, иногда желательно знать выливаемый объем жидкости. Тогда, принимая в расчет объем остающейся жидкости, на шейке сосуда делается другая черта, несколько выше прежней; этого рода поправка, конечно, мало точна, так как объем остающейся на стенках жидкости зависит от многих причин (чистоты стенок, подвижности жидкости и пр.), но если измерения ведутся в тех же условиях, как и при установке этой поправки, то ошибка может быть ничтожна. Некоторые измерительные колбы прямо назначены, чтобы только давать известный объем жидкости при выливании, емкость их до черты тогда остается неизвестной. На это должно всегда обращать внимание. Пипетки (ф. 2, II) и бюретки (ф. 1, 3, II) должны давать известный объем жидкости только при выливании. Цилиндры и мензурки (ф. 45, I) служат для грубых измерений (подр. см. Объемный анализ). В Л. всегда имеются приборы для определения различных физических свойств, напр. удельного веса, плотности пара, электропроводности и пр.
Измельчение вещества предпринимается для ускорения реакций, напр. при растворении, сплавлении, для получения более или менее однородных смесей и пр., или когда нужно брать среднюю пробу при анализе неоднородного тела. Для веществ нехрупких применяются ножи, ножницы и др. режущие инструменты или напильники. Для грубого измельчения хрупких тел служит молоток или обыкновенные металлические ступки (ф. 25, I), для более деликатного — ступки фарфоровые и стеклянные. Для веществ твердых, царапающих фарфор, вследствие чего частички его могут примешаться к ним при растирании, употребляют агатовые ступки (ф. 9, I), напр. для силикатов при их анализе. При этом для предварительного грубого измельчения применяют стальную ступку Абиха. Она состоит из полого цилиндра, открытого с обоих концов. В нем движется с небольшим трением стальной пестик, нижний конец которого несколько выступает. Цилиндр входит в стальную подставку, к которой прижимается особой гайкой. Силикат кладется под пестик и дробится ударом молотка. Растворение твердых тел или жидкостей производится в колбах, баллонах, стаканах и пр., смотря по условиям и удобству; ведется оно с нагреванием или без него. Когда при растворении выделяются газы и хотят избежать потери от разбрызгивания (напр. при анализе), колбу или баллон несколько наклоняют набок; если употребляется стакан, его закрывают большим часовым стеклом. Нагревание, перемешивание и предварительное измельчение вещества ускоряет растворение. Когда растворение идет очень медленно и требуется продолжительное взбалтывание, большую пользу может оказать водяной двигатель. Относительно растворения газов см. ниже.
Громадное большинство лабораторных операций сводится к решению следующих задач: 1) отделение жидкости от находящегося в ней твердого тела; 2) разделение жидкостей, не смешивающихся между собой; 3) разделение на составные части растворов жидкостей или твердых тел в жидкостях и 4) разделение смесей твердых веществ. Решение двух первых задач достигается главным образом декантацией и фильтрованием в связи с промыванием и высушиванием. Значительная часть манипуляций аналитической химии сводится к этим простым операциям. Декантацией назыв. удаление жидкости сливанием и выливанием. Рассмотрим прежде всего тот случай, когда имеется жидкость, содержащая твердое тело, и их нужно собрать отдельно без потери — случай, обыкновенный при анализе. Обыкновенно твердое тело, будучи тяжелее жидкости, собирается на дне сосуда. Если оно находится во взмученном состоянии, прежде всего дают мутной жидкости отстояться. Отстаивание жидкости зависит от многих причин и вообще требует времени; иногда оно может тянуться месяцами. Во многих случаях здесь помогает нагревание. Не говоря уже о том, что сама химическая реакция, результатом которой является выделение твердого тела в жидкости, при нагревании может кончиться скорее, температура может влиять на свойства самого осадка; последний часто скучивается, уплотняется (дегидратируясь, переходя из аморфного состояния в кристаллическое и пр.). Температура изменяет также вязкость самой жидкости и тем облегчает оседание. Скучиванию осадка и оседанию его способствует часто взбалтывание жидкости. В иных случаях осаждению содействует прибавление к жидкости некоторых веществ. Отстаивание удобнее всего производить в стакане или конической колбе. Когда нужно собрать всю сливаемую жидкость до последней капли, декантацию производят при помощи чистой стеклянной палочки, приставляя ее левой рукой к краю колбы (или стакана), находящейся в правой руке, и осторожно спускают жидкость по палочке в подставленный сосуд. При этом ни одна капля жидкости не потечет по наружным стенкам колбы. Это зависит от капиллярности, для действия которой поверхность палочки по своему положению находится в более благоприятных условиях, чем стенки колбы или стакана, особенно если края их отогнуты кнаружи или снабжены носиком. Где это возможно, полезно, кроме того, края сосуда (или носик) слегка смазать вазелином или салом. Чтобы декантируемая жидкость не разбрызгивалась, нижний конец палочки прислоняют к стенке приемника и по ней уже заставляют далее стекать жидкость. Всю жидкость удалить декантацией невозможно. Чтобы достигнуть этого, декантацию соединяют с промыванием осадка; именно, к нему прибавляют такой жидкости, которая растворяла бы пропитывающую его жидкость, не трогая его самого, напр. воды, если имеют дело с водными растворами солей, спирт, эфир и пр., и потом сливают. Так как осадок иногда очень упорно удерживает жидкость, в среде которой образовался, то при промывке необходимо всегда осадок хорошо взбалтывать, а иногда и кипятить. Когда осадок отстоится, жидкость декантируют, к осадку приливают новую порцию жидкости, снова декантируют и т. д., при этом наблюдают, чтобы не терялась жидкость, приставшая к стеклянной палочке. С каждым разом осадок будет содержать все меньше и меньше прежней жидкости, и, наконец, она будет совершенно вытеснена новой, взятой для промывания. Если последняя так выбрана, что легко может быть затем целиком удалена из осадка нагреванием без изменения его, то вопрос о разделении жидкости и твердого тела может считаться решенным. Очень часто для декантации пользуются сифоном (см.), когда не нужно большой тщательности. Очень удобен сифон (ф. 29, I). Если жидкости немного, ее можно отсосать ртом при помощи пипетки. Когда нужно разделить две жидкости, не смешивающиеся между собой, их помещают в так наз. разделительную воронку (ф. 4, II), цилиндрическую или в виде шара, снабженную краном и пробкой (последнее на случай летучих жидкостей). В воронке жидкости после отстаивания располагаются слоями. Если осторожно открыть кран, можно выпустить весь нижний слой. Когда смеси немного, ее выливают в узкий сосуд, напр. пробирку; берут маленькую с оттянутым концом пипетку, надевают на нее каучуковую трубку и погружают конец ее почти до границы слоев (когда, напр., хотят собрать верхний слой). Взяв в рот каучук, начинают осторожно всасывать. Когда слой собран, каучук зажимают зубами или рукой и пипетку вынимают. Если жидкости, которую хотят собрать, очень мало, напр. несколько капель, к смеси прибавляют какой-либо летучей жидкости, которая растворяет только одну эту находящуюся в малом количестве жидкость, не трогая другой, и разделяют жидкости по вышеуказанному. Испарив раствор, получают искомую жидкость. Прием этот аналогичен удалению последних следов жидкости из осадка промыванием.
Фильтрование применяется для отделения твердого тела от жидкости; разделение достигается здесь при помощи пористых тел, которые являются проницаемыми для жидкости, но задерживают плавающие в ней частицы твердого тела. Для фильтрования могут служить: полотно, бумага, асбест, вата, песок, уголь и пр. Чаще всего употребляется чистая пропускная бумага, достаточно прочная, плотная и равномерной толщины. Бумага, которая употребляется при аналитических работах, подвергается специальной очистке. Ее обрабатывают соляной кислотой, которая извлекает большую часть зольных веществ, а затем фтористо-водородной кислотой, для удаления кремнезема; это делается с той целью, чтобы бумага при сожигании оставляла как можно меньше пепла, что имеет большое значение при анализе. После обработки кислотами бумага должна быть хорошо промыта водой, иначе она скоро сделается ломкой и негодной к употреблению (клетчатка под влиянием кислот превращается в гидроцеллюлозу (см.), легко распадающуюся в порошок). Для фильтрования из бумаги делают плоеные фильтры и гладкие, обыкновенные. Плоеные фильтры употребляются для ускорения фильтрования (как делают их см. ф. 29, II). Фильтр помещается в воронку так, что он лежит на ней только ребрами; между ними идут канальцы, по которым стекает фильтрующаяся жидкость; воронки берут со стенками под углом около 45°(ф. 42, I). Воронка укрепляется часто в особой подставке (фиг. 19, III). Чтобы фильтрующаяся жидкость не разбрызгивалась, конец воронки прислоняют к краю сосуда, куда стекает жидкость. Для избежания прорыва фильтра под тяжестью жидкости советуют класть в воронку другую маленькую (фиг. 5, II). Обыкновенный гладкий фильтр применяется при всех точных работах; делается он очень просто: бумага складывается вдвое, затем вновь пополам, перпендикулярно к прежнему направлению, и края обрезаются кругом ножницами — получается правильный сектор (ф. 28, II). При анализе важно знать количество пепла, оставляемого каждым фильтром при его сожигании. Для этого сжигают штук 10 одинаковой величины фильтров и находят отсюда средний вес пепла одного, который и вводится для поправок. Фильтр расправляется на воронке таким образом, что получается конус, одна половина которого состоит из трех слоев бумаги, а другая из одного; он должен плотно прилегать по всей поверхности воронки. Достигается это тем, что фильтр слегка смачивают водой и пальцем прижимают к воронке; кроме того, воронка должна представлять конус с углом при вершине в 60° (ф. 34, I). Края фильтра должны лежать несколько ниже краев воронки. Фильтрование здесь идет гораздо медленнее, чем при плоеных фильтрах, так как при той же величине бумаги фильтрующая поверхность здесь гораздо меньше. Жидкость выливается на фильтр со всеми предосторожностями, как при декантации. Если вылить на фильтр разом всю жидкость с осадком, то вначале она фильтруется быстро, а потом все медленнее и медленнее, по мере того как поры фильтра закупориваются частичками осадка; поэтому, если это возможно, рациональнее всего соединять фильтрование с декантацией. Применение фильтра при этой операции имеет ту выгоду, что нет надобности особенно заботиться о полном отстаивании жидкости и бояться потери осадка при ее сливании. Отделение жидкости от осадка здесь идет гораздо лучше, в особенности, если приходится потом промывать осадок. В некоторых случаях, напр. для растворов, насыщенных при нагревании, которые могут, охлаждаясь, закристаллизоваться на воронке, фильтрование приходится вести при нагревании. Делается это таким образом. Воронку с фильтром гладким или плоеным помещают в медную воронку (фиг. 7, II) с двойными стенками, между которыми находится вода или какая-либо другая жидкость. Внизу эта воронка имеет боковой отросток, также наполненный жидкостью; нагревая его прямо горелкой, можно прогреть всю воронку до желаемой температуры и поддерживать температуру фильтрующейся жидкости. Другие воронки делаются без боковых отростков, и тогда для нагревания их применяют кольцеобразные горелки. Во многих случаях, когда фильтруются легко воспламеняющиеся жидкости, прямое нагревание горелкой неудобно; тогда делают медную воронку с двумя трубками — одна вверху, а другая внизу — и при фильтровании пропускают через нее струю пара. При фильтровании, в особенности с нагреванием, воронка обыкновенно прикрывается стеклянным кружочком или часовым стеклом частью для того, чтобы устранить испарение, частью для предохранения от пыли. При очень летучих жидкостях или таких, которые могут изменяться на воздухе, приходится строить сложные приспособления, чтобы вести все фильтрование в запертом пространстве. При употреблении гладких фильтров иногда фильтрование идет очень медленно: или жидкость мало подвижна, или поры фильтра плотно забиваются осадком. Чтобы ускорить, его ведут под давлением. Этого достигают, или уменьшая атмосферное давление с нижней стороны фильтра, или увеличивая давление сверху, чаще первое, причем самым простым средством является удлинение трубки воронки, напр. к обыкновенной воронке присоединяют, с помощью каучуковой смычки, стеклянную трубку; тогда столб жидкости в этой трубке будет действовать как насос. Чтобы воздух не входил в трубку и фильтрующаяся жидкость не стекала по ее стенкам, не образуя столба, трубку на достаточном расстоянии от воронки сгибают петлей и тогда, раз наполненная, она действует непрерывно, так как при этом воздух уже не может подняться доверху. Трубка для успешного действия должна быть довольно длинна. Но лучше всего фильтрование с отсасыванием вести при помощи выкачивающего насоса. Для этой цели воронку на пробке укрепляют в склянке (фиг. 6, II), которую и соединяют с высасывающим насосом. Склянка должна быть достаточно прочна, чтобы выдержать атмосферное давление. Фильтр должен хорошо лежать в воронке, иначе будет просасываться воздух. При сильном разрежении конец фильтра из обыкновенной бумаги может легко прорваться. В продаже существует теперь специальная бумага для фильтрования под уменьшенным давлением. Она очень плотна и напоминает пергамент. Прежде же для предотвращения прорыва фильтра в суженную часть воронки вставляли маленький конус из тонкого листочка платины (ф. 27 и 6, с, II) и уже сверх него клали фильтр. Последний всегда смачивают и придавливают плотно к стеклу, чтобы не оставалось заметных пузырьков воздуха. Из других способов фильтрования в большом ходу фильтрование через асбестовую или стеклянную вату. К этому прибегают в тех случаях, когда имеют дело с веществами, разъедающими бумагу, каковы крепкие щелочи, крепкая азотная и серная кислоты и пр. Стеклянная вата или асбест (берется волокнистый мягкий асбест) кладутся на дно воронки не особенно плотным слоем; лучше всего употреблять воронки, которые имеют шарообразное вздутие на трубке, куда и кладется вата (ф. 12, I). Кроме указанных случаев, асбест или стеклянная вата применяется для фильтрования под давлением или когда хотят собранный осадок высушивать и взвешивать прямо на воронке и т. п. Все вышеприведенные способы служат обыкновенно для отделения жидкостей от твердого тела; но их можно применять и для разделения не смешивающихся жидкостей. Напр., имеется слой воды и над ней слой какого-либо масла. Если смочить обыкновенный бумажный фильтр водой и вылить на него эту смесь, то вода профильтруется, а масло будет задержано, так как мокрая бумага не будет смачиваться им; наоборот, если масло тяжелее воды и находится внизу и если фильтр предварительно смочить им, то оно пройдет, а вода задержится. Для удаления жидкостей, только смачивающих или пропитывающих твердое тело, существуют свои приемы. Прежде всего прибегают к отжиманию в пропускной бумаге. Вещество кладется между несколькими листами бумаги и на него надавливают рукой сильно или слабо, в зависимости от его свойств, напр. если это кристаллы, которые не хотят измельчать, давят очень осторожно и пр. Вместо бумаги берут иногда пористые пластинки из необожженной глины; они с жадностью впитывают в себя большое количество жидкости. Вещество распределяют на них тонким слоем и оставляют на некоторое время. Часто отжимают при помощи прессов. Довольно удобен винтовой пресс (фиг. 15, I). Фильтрование, как и декантация, не дают возможности сполна отделить твердое тело от окружающей его жидкости. Для того, чтобы достигнуть полного разделения, применяют другие способы. В случае жидкости и твердого тела, если жидкость летуча без остатка и при температуре, при которой твердое тело не изменяется, задача решается очень просто — высушиванием, в особенности, если не нужно собирать отделяемой жидкости. Если же жидкость не летуча без остатка, как это обыкновенно бывает при анализе, где твердое тело (осадок) пропитано соляным раствором, фильтрование или декантацию соединяют, как сказано выше, с промыванием. Выбор жидкости для промывания, количество ее и температура являются важным вопросом. Она должна по возможности меньше растворять твердое тело и по возможности больше окружающую его жидкость. В этом отношении ей придают соответственную температуру (промывают на холоде или при нагревании). Так как при промывании обыкновенно растворяется отчасти и твердое тело, то чем меньше будет взято жидкости для промывки, тем лучше. Взятая для промывания жидкость (в большинстве случаев вода) помещается в так наз. промывалку (ф. 8, II), устраиваемую из плоскодонной колбы, в горло которой, на пробке, вставляют две стеклянных трубки; из них одна идет до дна, а другая кончается тотчас у пробки. К наружному концу длинной трубки присоединяется, посредством каучуковой смычки, небольшая суженная на конце стеклянная трубка того же диаметра. Вдувая ртом в колбу воздух через короткую трубку, можно заставить жидкость выливаться тонкой, сильной струёй, которая при подвижном кончике может быть направлена в какую угодно сторону, без изменения положения всей промывалки. При промывании горячей водой, последняя тут же и кипятится в промывалке. При точных работах, для полного отделения твердого тела от окружающей его жидкости, соединяют вместе декантацию, фильтрование и промывание. Прежде всего осторожно, сколько можно, сливают жидкость с осадка на фильтр и к осадку прибавляют из промывалки жидкости, взятой для промывания, хорошо взбалтывают, нагревают, если нужно, и опять декантируют на фильтр, и так несколько раз. Каждый раз смотрят, чтобы жидкость была слита сколько возможно больше с осадка, прежде чем прилить к нему новую порцию из промывалки. Когда находят, что осадок достаточно промыт, его переводят на фильтр; для этой цели его хорошо взмучивают и спускают по палочке; затем из промывалки пускают струю, которая отделяет его от стенок сосуда и увлекает по палочке на фильтр. Иногда осадок пристает к стенкам очень прочно и не смывается струей; тогда надевают на стеклянную палочку кусочек чистой каучуковой трубки и ею счищают осадок и потом смывают. Вместо палочки берут также гусиное перо, на котором оставляют только маленькую бородку, и им счищают. При осадках очень мало растворимых, всю промывку можно окончить таким образом, и нет надобности промывать осадок еще на фильтре. В полноте промывания убеждаются соответственными реакциями. Если осадок оказывается растворимым в жидкости, то декантацию по возможности сокращают и стараются поскорее перевести осадок на фильтр и уже здесь заканчивают промывание. При этом, направляя струю из промывалки, стараются собрать осадок в одном месте, чтобы его удобнее промывать и можно было потом легко отделить от фильтра; последний берется соответственной величины, чтобы осадок мог свободно поместиться, но однако не слишком большой. Основное правило при промывании — не приливать на фильтр свежей жидкости, пока не стечет находящаяся на нем, так как тогда вновь приливаемая жидкость бесцельно будет разбавляться старой и промывание затянется. Промывание на фильтре имеет то преимущество, что здесь можно брать очень немного жидкости; с другой стороны здесь есть и неудобство; именно: осадок недостаточно взбалтывается и приливаемая жидкость может образовать в нем канальцы, по которым и стекает, не проникая через всю массу осадка, особенно, когда он подсохнет (напр., оставленный на фильтре на ночь) и даст трещинки. Вообще промывание составляет одну из продолжительных и скучных операций. Чтобы облегчить его предложены различные способы, которые имеют в виду сделать его автоматическим.
Высушивание. Предыдущими операциями отделяется нелетучая без остатка жидкость, окружающая твердое тело, но с заменой ее новой, летучей без остатка. Чтобы отделить и эту, твердое тело подвергают высушиванию. Высушивание твердого тела основано на улетучивании жидкости, его пропитывающей, при том при условиях, при которых твердое тело не претерпевает изменения. При очень летучих жидкостях, напр., эфире, спирте, сероуглероде и др. достаточно твердое тело подержать некоторое время на воздухе, чтобы жидкость улетела сполна, в особенности, если при этом усилить движение воздуха над ним. При таком способе высушивания многие вещества, могут притянуть влагу из воздуха; поэтому лучше всего помещать их в закрытое пространство и пропускать ток сухого воздуха. В Л. чаще всего высушивание производится при нагревании в так наз. сушильных шкафах или в воздушных банях. В самой простой форме такой шкаф представляет четырехугольный ящик с дверкой, медный, железный или алюминиевый; внутри него находится выдвижная полочка с дырочками, для помещения воронок, чашек и пр. В крышке ящика находятся два отверстия: одно для термометра, другое, вместе с отверстием внизу в задней стенке или в дверке, служит для тяги воздуха. Баню ставят на подставку или привешивают на стену; под ней зажигают горелку и, регулируя пламя, нагревают до желаемой температуры. Если баня назначена для высоких температур, то стенки должны быть паяны медью или еще лучше — клепаны; кроме того, стенки ее часто покрываются каким— либо плохим проводником тепла, для защиты их от охлаждения извне и колебаний температуры окружающего воздуха. Очень удобен для этой цели асбестовый картон. Температура таких бань может колебаться в широких пределах. Кроме того, распределение ее внутри бани крайне неравномерно: внизу она выше, вверху ниже. Гораздо более удобны сушильные шкафы с двойными стенками. Одни из них устроены с циркуляцией внутри стенок продуктов горения газа, у других между стенками налита жидкость. Из первых очень полезен шкаф Виснега (ф. 23, II). Внутренность его и полочки сделаны из фаянса, дверки стеклянные. Наружные стенки из железа образуют футляр, открытый внизу и оканчивающийся вверху небольшой вытяжной трубой. Как раз под трубой фаянсовый потолок шкафа имеет круглое отверстие. Воздух входит в шкаф через отверстие, сделанное в дверке и выходит через трубу. Нагрев газом с помощью особой горелки, с большим числом тонких отверстий для выхода газа, дающей равномерный нагрев дна, но не развивающей особенно высоких температур. Сушильные шкафы с двойными стенками, между которыми налита жидкость, являются наиболее простыми приборами для высушивания при постоянной темп. Устройство их показано на фиг. 24, II. Когда высушивание идет при 100°, то берется вода, которую и кипятят, сгущая ее пары при помощи холодильников. В других случаях такие бани делаются с приспособлением, дающим возможность держать кипящую воду на одном и том же уровне. С этой целью к боковой стенке бани припаивают довольно широкую трубку с тремя отростками (ф. 26, II). Через нижний отросток на каучуке проходит небольшая тонкая стеклянная трубочка, верхний конец которой находится на той высоте, где должен держаться уровень воды в бане, а на нижний надевается каучуковая трубка, идущая к раковине водопровода. Боковой отросток соединяется с водопроводом. Если пустить ток воды, то она поднимется только до определенной высоты, а избыток будет уходить через стеклянную трубочку. Пускают именно такой ток, чтобы был только небольшой избыток притекающей воды против испаряющейся. В Л. устраивают обыкновенно большой шкаф с двойными стенками, нагреваемый водяным паром из паровика. Для других температур берут метиловый спирт, этиловый, растворы солей, глицерин с водой и пр. Пары их охлаждаются холодильниками. Темп. таких бань колеблется в очень узких пределах, в зависимости от атмосферного давления, но и эти колебания легко могут быть устранены. Неудобство таких бань заключается в том, что приходится брать разные жидкости для разных температур. Поэтому чаще прибегают к регулированию самого процесса нагревания бань. Так как для нагревания в Л. служит обыкновенно светильный газ, то остановимся на относящихся сюда приспособлениях. Сущность их состоит в автоматическом регулировании количества газа, сжигаемого в горелке под баней. Если температура бани начинает падать вследствие каких-либо внешних причин, то тотчас увеличивается количество газа, поступающего в горелку, и обратно, когда температура начинает подниматься выше требуемой, регулятор уменьшает приток газа; колебания температуры происходят при этом в очень узких пределах. Из газовых регуляторов наиболее употребительны Рейхарта и Шлезинга. Регулятор Рейхарта (фиг. 9, II) состоит из открытого ртутного термометра, который в верхней части переходит в трубку, имеющую сбоку два отростка: из них в нижнем укреплен винт, вдвигая и выдвигая который можно изменять уровень ртути в трубке, а верхний соединен с горелкой. Трубка закрыта стеклянной пробкой, пустой внутри и имеющей три отверстия: внизу, сбоку (внутри прибора) и на одном из наружных концов; последний соединен с газовым краном. Положим, нужно иметь какую — либо температуру. Опустив уровень ртути в трубке при помощи винта, открывают газовый кран. Когда температура в бане поднялась немного выше желаемой, начинают постепенно ввинчивать винт; ртуть, поднимаясь, дойдет до нижнего отверстия пробки и уменьшит количество газа, поступающего в горелку; температура тотчас упадет; но это вызовет сокращение столба ртути в регуляторе и приток газа увеличится. После некоторых колебаний температура устанавливается. Когда баня будет охлаждаться, ртуть, сокращаясь, будет увеличивать отверстие, через которое идет газ; наоборот, при повышении температуры она, расширяясь, будет суживать его. Боковое отверстие в пробке служит для той цели, чтобы, если случайно все отверстие будет закрыто ртутью, в горелку шло немного газа, и она не погасла. Неудобство этого регулятора состоит в том, что поверхность ртути со временем загрязняется от действия светильного газа (образуются сернистые соединения) и плохо перемещается; кроме того, при высокой температуре ртуть может улетучиваться в струе газа, что скажется на температуре. В регуляторе Шлезинга эти неудобства (фиг. 25, II) устранены. Газ в нем выходит через S, а отверстие M закрыто каучуковой перепонкой. Если закрыть кран и нагревать регулятор, то ртуть, расширясь, будет выпячивать каучуковую перепонку, прикрывая через посредство металлической пластинки М′ входное отверстие газа; при охлаждении перепонка будет следовать за движением ртути, а с ней и пластинка, и отверстие увеличится. При установке регулятора можно изменять натяжение перепонки, открывая и закрывая кран, вдвигать и выдвигать трубку приводящую газ и пр. Когда нагревание прекращено, необходимо открыть кран регулятора, иначе перепонка может лопнуть или в трубку наберется воздух. Электрические регуляторы устраиваются таким образом, что повышение темп. вызывает замыкание тока, вследствие чего электромагнит притягивает железный клапан и уменьшает входное отверстие для газа. Все описанные регуляторы хороши, если нет особенно резких скачков в давлении светильного газа, проведенного в Л. В таких случаях ставят в Л. приборы, регулирующие его давление. Кроме того, берут бани с двойными стенками, наполненные водой или глицерином, тогда, вследствие значительности нагретой массы, колебания темп. будут меньше. Некоторые бани (термостат д’Арсонваля) так устроены, что жидкость, налитая между стенками, своим расширением и сжатием при изменении темп. сама регулирует приток газа к горелке. Устройство их напоминает регулятор Шлезинга. Все описанные приспособления, помимо высушивания, особенно важны для тех случаев химической практики, когда нужно оперировать при постоянной температуре. Вещество, которое высушивают, кладется в плоский, по возможности, сосуд. Если потом оно должно быть взвешено, то выбирается такой сосуд, в котором его можно было бы взвешивать, не пересыпая в другой, во избежание потерь. Берут обыкновенно часовые стекла с пришлифованными краями или флакончик со стеклянной пробкой и пр. (ф. 40 и 41, I). Описанный способ высушивания состоит в удалении паров жидкости током воздуха; другой способ основан на поглощении их некоторыми веществами. Высушивание ведется в таком случае в закрытом пространстве при обыкновенной температуре, но иногда при нагревании или в пустоте, чтобы ускорить парообразование. Приборы, относящиеся сюда, наз. эксикаторами. Устроены они различно. В одном случае они состоят из стеклянного колпака и пришлифованной к нему толстой стеклянной пластинки (фиг. 13, II). Эксикатор Бутлерова состоит из двух пришлифованных чашек (ф. 14, II), эксикатор Шейблера — из перетянутого цилиндра с пришлифованной пластинкой (фиг. 10, 22, II) и пр. Иногда они делаются с краном для выкачивания из них воздуха. Края эксикатора должны быть хорошо пришлифованы. Когда требуется полная герметичность, их слегка смазывают вазелином или салом. Эксикаторы делаются из толстого стекла, иначе они при выкачивании воздуха будут раздавлены атмосферным давлением; для больших эксикаторов выпуклая форма тогда предпочтительнее. Вещества, назначенные для поглощения выделяющихся паров (в большинстве случаев, водяных), кладутся или прямо на дно эксикатора, или помещаются туда в различного рода чашках. Для поглощения воды берут крепкую серную кислоту, фосфорный ангидрид, негашеную известь, хлористый кальций, едкий натр, кали, безводный медный купорос, смотря по обстоятельствам. Высушиваемые вещества помещаются в эксикаторе (тоже обыкновенно в чашках) на особых подставках или этажерках (фиг. 13, II). Гемпель показал, что высушивание воды идет скорее, если поглотитель ее помещается в верхней части эксикатора, а не на дне, так как водяные пары легче воздуха и стремятся вверх. Высушивание в пустоте идет скорее, так как легче и скорее происходит удаление испаренной жидкости. Когда хотят впустить в эксикатор воздух, кран открывают очень осторожно; иначе сильная струя воздуха может распылить высушиваемое вещество или примешать к нему пыль, напр. от CaCl2, извести, если они служат для высушивания. Эксикаторы применяются в тех случаях, когда высушивание должно идти при обыкн. температуре, напр. для веществ, разлагающихся при нагревании, также для веществ, изменяющихся на воздухе. Кроме того, они назначаются для предохранения сухих веществ от поглощения влажности воздуха.
Для разделения на составные части растворов жидкостей или твердых тел в жидкости чаще всего пользуются перегонкой (дистилляцией). В основе этого способа лежит различная летучесть составных частей при кипячении раствора. К перегонке прибегают также для определения температуры кипения жидкости. Перегонку ведут или при обыкновенном давлении, или в разреженном пространстве. Перегонку в прежнее время очень часто производили в ретортах (ф. 6, 7, I) стеклянных, глиняных или металлических. Реторты нагревали на очаге, а пары сгущали в баллоне-приемнике, охлаждаемом водой (ф. 21, II). В последнее время применение реторт для перегонки стало крайне ограничено. Неудобство их заключается, главным образом, в том, что в приемник могут легко попадать брызги кипящей жидкости. Кроме того, они не предоставляют достаточно места для термометра; наконец, теперь существуют для этой цели более простые и дешевые приспособления. Реторты поэтому применяют теперь лишь в исключительных случаях. Они, напр., удобны для перегонки высоко кипящих жидкостей, выделяющих тяжелые пары, для выхода которых здесь существуют наиболее благоприятные условия (ширина отводной трубки, незначительное расстояние ее от поверхности кипящей жидкости и пр.). В настоящее время перегонка обыкновенно ведется в баллоне с припаянной сбоку трубкой (фиг. 20, II). Обыкновенно выбирают такой баллон, чтобы жидкость в нем занимала не более 2/3 всего пространства. Если баллон слишком мал, то жидкость можете переброситься в приемник, если же он велик, то в нем по окончании гонки останется много паров. Кроме того, здесь возможно под конец гонки перегревание паров и, след., ошибки в наблюдении темп. кипения. Что касается отводной трубки баллона, то нужно заметить следующее. Наклон ее должен быть небольшой. При перегонке высоко кипящих жидкостей она должка помещаться, по возможности, ближе к резервуару баллона, чтобы пар не сгущался на шейке и жидкость не стекала обратно; для низко кипящих жидкостей она должна лежать, по возможности, выше. Сгущение паров ведется различно. При очень высоко кипящих жидкостях, напр. около 200° и, выше, иногда достаточно удлинить отводную трубку баллона, и конденсация будет полная, благодаря охлаждению воздухом. Трубку баллона тогда на конце сгибают, чтобы удобнее было подставить под нее приемник. В большинстве же случаев трубку на пробке вставляют в холодильник, который прочно укреплен в штативе. Изредка берется спиральный холодильник (ф. 17, II). Он состоит из спиральной стеклянной трубки, укрепленной на пробках в стеклянной муфте с двумя боковыми трубками, в которой циркулирует постоянный ток воды, входящей через нижнюю боковую трубку и выходящей через верхнюю, обыкновенно для сгущения паров служит Либиховский холодильник (фиг. 18, II) Вместо спиральной трубки здесь находится в муфте длинная, прямая, по возможности, тонкостенная. Она либо впаяна в муфту, либо вставлена с помощью каучуковых трубок. Чем жидкость кипит ниже, тем холодильник берется длиннее. В холодильник со впаянной трубкой, отводную трубку баллона вдвигают поглубже, за спайку; иначе он может здесь треснуть. То же самое делают всегда, если пар кипящей жидкости разъедает пробку, соединяющую баллон с холодильником. Воду в холодильник пускают снизу; этим достигается полное охлаждение, так как стекающая жидкость у выхода из холодильника встречает самую холодную воду. Ток воды в холодильнике не должен быть очень велик. При быстром токе каучук, соединяющий холодильник с водопроводом, может быть сорван, лопнуть и проч. При очень низко кипящих жидкостях через холодильник приходится пропускать ледяную воду, а когда гонится жидкость, застывающая при обыкн. темп., пропускают теплую. Для того, чтобы удобнее было собирать перегоняющуюся жидкость, на трубку холодильника надевают при помощи пробки согнутую, суженную внизу трубку, аллонж (фиг. 8, I); последний входит в приемник свободно или на пробке, напр. при жидкостях летучих, гигроскопических, изменяющихся на воздухе. Когда жидкость очень летуча, приемник ставится в лед или в охладительную смесь (смесь толченого льда и соли, дающая темп. — 21°). Прибор герметически закрывать не следует, иначе он лопнет при нагревании. При гигроскопических жидкостях в пробку приемника вставляют трубку с хлористым кальцием. При перегонке веществ, изменяющихся от действия воздуха, последний заменяется в приборе каким-либо инертным газом, который во время гонки медленно пропускается через прибор. Баллон нагревается или прямо на голом огне, или при помощи разного рода бань (водяной, масляной, песчаной и пр.). Баней может служить стакан, чашка и пр. На ф. 11, 12 и 16, II изображены обычные в Л. водяные бани, из них баня (фиг. 16) с постоянным уровнем воды. Они бывают медные и чугунные; наверху бани находится ряд концентрических колец, краями налегающих одно на другое. Кольца вполне закрывают баню и дают возможность иметь открытым только необходимой величины отверстие для помещения прибора внутрь бани. Этим избегается излишняя потеря жидкости из бани испарением. В качестве песчаных бань, бань с магнезией и пр. служат обыкновенно железные чашки. При низкокипящих жидкостях, напр. спирте, эфире, сероуглероде и др. баллон ставится в водяную баню, нагреваемую снизу горелкой. Для температуры немного более 100° берут насыщенный раствор поваренной соли, для высоко кипящих берется масло, глицерин, парафин и проч. Неудобство этих последних заключается в том, что они выделяют неприятно пахучие пары. Если баллон невелик, удобно брать баню с Вудовым сплавом или песчаную баню; некоторые вместо песка берут магнезию, мумию и пр. Если перегонка ведется на голом огне, то баллон помещается на металлическую сетку для равномерности нагревания. Перегонка при помощи разного рода бань идет равномернее, но часто медленнее, чем на голом огне; вообще, выбор того и другого способа нагревания зависит от многих обстоятельств. Перегонку веществ легко воспламеняющихся, напр. эфира, сероуглерода и т. п., нужно вести с большими предосторожностями, приемник хорошо охлаждать, закрывать, ставить подальше от огня и пр. При перегонке часто жидкость, вследствие перегревания, кипит неправильно, толчками, так что может переброситься в приемник. Чтобы избежать этого, в баллон бросают заранее какое-либо пористое тело, напр. пемзу или тонкие капиллярные трубки, иногда тальк, платину и пр. В этих условиях парообразование идет правильно и вся поверхность жидкости покрывается мелкими пузырьками. Часто правильность кипения достигается след. простым образом. Берут чистую нитку, навязывают на конце ее несколько узелков и погружают этим концом в жидкость, зажав другой между пробкой и горлом баллона, так что ее можно вынуть, когда нужно. Чтобы покончить, необходимо сказать несколько слов о пользовании термометром при перегонке. Часто нет никакой нужды знать температуру перегоняющейся жидкости, напр. если имеется раствор какого-либо нелетучего твердого тела или высококипящей жидкости в спирте, эфире, сероуглероде и пр. и нужно растворитель удалить, причем известно, что искомое тело не улетит в данных условиях. Если же идет речь о разделении перегонкою летучих жидкостей, то вся операция основана на показании термометра, не говоря уже о тех случаях, когда приходится определять темп. кип. жидкости, чтобы судить об ее чистоте. Термометр укрепляется в пробке, закрывающей баллон (ф. 20, II), и должен входить в нее с некоторым усилием; во избежание поломки, его при вставлении в пробку смазывают тальком. Шарик термометра должен находиться над жидкостью, на расстоянии по крайней мере нескольких см., чтобы брызги не попадали на него. При высоко кипящих жидкостях помещают термометр так, чтобы шарик его был немного ниже отводной трубки. Насколько возможно, стараются, чтобы весь столбик ртути термометра находился в парах. Если этого нет, то при высококипящих жидкостях необходимо делать соответственные поправки для показаний термометра. Чтобы не делать этой поправки, употребляют термометры с укороченной шкалой, т. е. такие, у которых существуют деления только для известного промежутка температур, напр. от 100 до 200° от 200 до 300° и т. д. (см. Термометры). При перегонке даже совершенно чистых жидкостей вначале гонится некоторое количество жидкости при темпер. низшей, чем следовало бы. Это объясняется тем, что термометр еще не успел прогреться. Затем температура устанавливается и держится до конца гонки. Когда жидкости осталось немного, температура несколько поднимается (происходит перегревание паров) или падает. Обыкновенно первую и последнюю порцию перегоняющейся жидкости собирают отдельно. При перегонке замечают высоту барометра и наблюденную темп. кипения приводят к нормальному атмосферному давлению. Именно, по Ландольту, принимают, что изменение давления на 1 мм. изменяет температуру кипения на 0,043°, и делают соотв. поправку. Из всех случаев гонки наиболее сложным является фракционированная перегонка, т. е. разделение жидкостей одновременно обращающихся в пар. Температура здесь меняется во все время гонки. Поступают при фракционировании следующим образом. Весь погон разбивают на несколько порций (фракций), которые собирают в отдельные приемники; фракции берут через известное число градусов: 5°, 10°, 15° и пр. Если темп. кипения вещества, которое хотят выделить, более или менее известна, фракции разбивают так, чтобы одна кипела несколько ниже, другая выше, а третья была в промежутке. Фракции нумеруются и на них выставляется температура гонки. Положим, получили 3 фракции: 1) до 100°, 2) до 120° и 3) до 140°. Берут 1-ю фракцию, перегоняют и собирают то, что отогналось до 100°; это будет снова 1-я фракция; к тому, что не отогналось, прибавляюсь фракцию 2 и снова гонят. Отогнавшееся до 100° присоединяется к фракции № 1, собранное между 100° и 120° дает № 2. К остатку присоединяют фракцию № 3 и отгон до 100° присоединяют к № 1, до 120° к № 2, до 140° дает фракцию № 3. Таким образом получают вновь 3 фракции, с которыми поступают по-прежнему. Хотя фракции собираются в том же промежутке температур, но постепенно суживаются пределы, в которых перегоняется большая часть каждой фракции. Тогда начинают собирать фракции не через 20°, а, напр., через 5°, и таким образом мало-помалу получают фракции, кипящие в пределе одного градуса. При фракционированной перегонке очень большую пользу приносят дефлегматоры. Одни из них представляют из себя простую, широкую, не очень длинную трубку с припаянной отводной трубочкой, в других эта трубка посередине раздута в 2—3 и более шаров, у некоторых между шарами существует боковое соединение (фиг. 19, II). При употреблении дефлегматоров берется баллон без отводной трубки, и в горло его на пробке вставляется дефлегматор (фиг. 19, II). В дефлегматоре укрепляется термометр. Пар кипящей жидкости из баллона переходит в дефлегматор и частью охлаждается; высококипящие части сгущаются и стекают обратно в баллон, а более летучие проходят через дефлегматор в холодильник; таким образом, здесь происходит разделение жидкостей. У всех дефлегматоров нижний конец немного скошен, чтобы жидкость удобнее стекала, не закупоривая отверстия для выхода пара. В одних дефлегматорах охлаждение вызывается лишь увеличением поверхности прибора, в других (дефлег. Линнемана) между шарами и под нижним шаром кладутся еще небольшие платиновые сеточки. Сгустившаяся жидкость собирается на этих сеточках, так что пар должен прорываться через слой жидкости, причем происходит конденсация высоко кипящих частей его. Промежутки между шарами не должны быть очень узки. Когда в сетках наберется чересчур большой слой жидкости, на несколько минут прекращают нагревание баллона или даже слегка охлаждают его, и жидкость, скопившаяся в дефлегматоре, стекает в баллон. Для избежания этого, в дефлегматоре Лебеля-Геннингера (ф. 19, II) шары соединены между собой боковыми трубочками, по которым жидкость сама собою постепенно переливается из одного шара в другой, а затем в баллон. Боковые трубочки эти должны быть такого диаметра и так согнуты, чтобы в них всегда находился небольшой слой жидкости, который препятствовал бы пару прорываться через трубки помимо сеток. Количество шаров у дефлегматоров бывает различно. Иногда их делают составными из нескольких частей, соединенных шлифом, и тогда число шаров может доходить до 20 и более. Дефлегматор Гемпеля состоит из широкой трубки, наполненной бусами, которые здесь играют роль платиновой сетки. В дефлегматоре Виссингера охлаждение паров производится ртутью. Применение дефлегматоров настолько облегчает фракционирование, что, напр., одна перегонка с дефлегматором Гемпеля равносильна 12 обыкновенным фракционированиям прямо из баллона. Перегонка в разреженном пространстве применяется, главным образом, для веществ, не перегоняющихся без разложения в обыкновенных условиях, так как при этом температура кипения понижается; кроме того, такая перегонка может быть полезна при фракционировании растворов нераздельно кипящих при обыкновенном давлении, но которые могут разлагаться при перегонке под уменьшенным давлением, так как состав пара перегоняющейся жидкости при разных температурах может быть совершенно различен. Чтобы гнать под уменьшенным давлением, проще всего вставить отводную трубку баллона или конец холодильника на пробке в приемник, который затем соединить с высасывающим насосом; приемником может служить баллон с отводной трубкой, толстостенная колба и проч. Прибор должен быть хорошо собран, пробки как следует пригнаны, дыры в них сделаны старательно и пр.; но так как насос действует обыкновенно во все время гонки, то совершенной герметичности не требуется. Чтобы избежать перегревания жидкости, которое в этих условиях случается еще чаще, принимаются те же меры, какие были указаны раньше; лучше же всего пропускать через жидкость очень слабый ток воздуха. Для этой цели в баллон вставляют небольшую стеклянную трубку, вытянутую внизу в тонкий капилляр. Трубка идет до самого дна; сверху на нее надевается кусочек каучуковой трубки с винтовым зажимом (ф. 33, I), чтобы можно было регулировать приток воздуха. Термометр помещается рядом с трубкой; иногда его вставляют в нее, но во всяком случае шарик его должен возвышаться над поверхностью жидкости. Такое устройство пригодно, когда нужно перегнать всю жидкость целиком. Если приходится вести под уменьшенным давлением фракционированную перегонку, то довольно удобным является прибор, предложенный Горбовым и Кесслером, который дает возможность собирать фракции по желанию, не прерывая гонки. Он состоит из небольшого толстостенного цилиндра (фиг. 6, III), закрытого пришлифованной крышкой, с отверстием посередине. В цилиндре находятся два отверстия: одно для холодильника, другое для выкачивающего насоса; в цилиндре помещается этажерка с приемниками в виде пробирок. К этажерке прикреплен стержень; он проходит через пробку в крышке и оканчивается рукояткой. При помощи этого стержня можно вращать этажерку при закрытом цилиндре, подводя пробирки поочередно к отверстию холодильника. Когда гонка кончена, воздух осторожно впускается в прибор. Перегонка с водяным паром. Множество веществ очень высоко кипящих и не перегоняющихся в обыкновенных условиях без разложения легко перегоняются, если пропускать через них или над ними струю водяного пара, развиваемого в другом баллоне или металлическом (жестяном, медном) кипятильнике. Иногда гонку ведут с перегретым паром. Это делается, напр., таким образом, что между трубками, соединяющими баллон с кипятильником, вставляется медная, согнутая спиралью, трубка (фиг. 5, III), нагреваемая или прямо горелкой, или лежащая в какой-либо бане. Когда жидкости немного и она легко летит с парами воды, то поступают еще так: к ней прибавляют большое количество воды и отгоняют обыкновенным способом. Разложение растворов одной перегонкой, вообще говоря, операция довольно грубая, приближенная: как летучие части раствора могут содержать трудно летучие, унесенные парами, так и нелетучий, даже твердый остаток обыкновенно остается пропитанным летучей жидкостью, частью осевшей из паров при охлаждении, частью еще не выделенной. Так как последние следы вообще крайне трудно выделяются, их удобнее бывает иногда удалять другим путем, напр. высушиванием, прокаливанием и пр.
По существу дела с перегонкой сходно выпаривание. Главное различие состоит в том, что здесь летучая часть раствора не собирается; это значительно упрощает всю операцию. Выпаривание производится в плоских сосудах для увеличения поверхности испарения и ускорения тем операции, главным образом в чашках; ведется оно при обыкновенной температуре или при нагревании, смотря по летучести жидкости; способы нагревания те же, что и при перегонке. Для избежания разбрызгивания жидкость не нагревается до кипения, а испаряется при низшей температуре. Чтобы защитить вещество от пыли, над чашкой укрепляют опрокинутую воронку, которая прикрывает ее и в то же время не препятствует распространению паров в атмосферу. Так как на поверхности воронка сгущаются пары удаляемой жидкости и пары жидкости из бани, и капли могут попасть в чашку, то воронке придают особое устройство; именно: нижний край ее заворочен внутрь, образуя желобок, куда собираются капли и затем отсюда вытекают наружу через припаянную сбоку трубку (фиг. 35, I). Иногда, при выпаривании соляных растворов, соли поднимаются вследствие капиллярности по стенкам чашки и даже могут переползти через край ее. Устраняют это явление, напр. тем, что края чашки смазывают чуть-чуть салом или стараются нагревать жидкость не снизу, а сверху. Иногда нагревание на бане бывает недостаточно для выпаривания, тогда оно производится в муфеле (см. ниже). Часто выпаривание ведут в запертом пространстве — в эксикаторах при обыкн. темп. или с нагреванием, нередко в разреженном пространстве. Это делается для веществ, изменяющихся на воздухе или разлагающихся при нагревании, или с целью получения хороших кристаллов, когда выпаривание кончается кристаллизацией и пр. Для выпаривания применяются также сушильные шкафы. Иногда выпаривание не ведется до конца; тогда это назыв. концентрированием раствора. При выпаривании растворов твердых тел, напр. солей, они выделяются последовательно по мере сгущения раствора; порядок выделения обусловливается растворимостью соли и количеством ее (степенью насыщения раствора). Этим обстоятельством пользуются для разделения их (см. ниже Кристаллизация). Для выделения из раствора составных частей очень часто пользуются отсаливанием и экстрагированием. Отсаливание применяется обыкновенно к водным растворам; оно основано на том, что многие вещества, растворимые в воде, являются плохо растворимыми в соляных растворах. Этим обстоятельством очень часто пользуются при работах по органич. химии для выделения спиртов и пр. К раствору прибавляют поваренной соли, поташа, хлористого кальция и пр. в твердом виде до насыщения. Растворенная жидкость выделяется при этом в виде слоя, который и собирают. Экстрагирование состоит в постепенной замене одного растворителя другим и вообще в перемещении данного тела из одной жидкости в другую; оно основано на распределении растворимого тела в двух растворителях, не смешивающихся между собою. Когда извлекаемое тело нужно собрать, растворитель выбирают из летучих жидкостей; берут, напр., эфир, спирт, бензол, хлороформ и пр.; экстрагирование ведется таким образом: к исследуемому раствору прибавляют известный объем, напр., эфира и хорошо взбалтывают; когда жидкость отстоялась, эфир сливают, прибавляют новую порцию и снова взбалтывают и сливают, и т. д., пока эфир извлекает искомое тело; последнее выделяется потом испарением эфирного раствора. Во многих случаях для экстрагирования берется вода, щелочной раствор, кислота и пр., и тогда такая операция носит разные названия; часто это называется просто промыванием. В частном случае, для удаления следов воды (для высушивания жидкостей), очень часто прибегают к действию твердых веществ, жадно поглощающих воду и не оказывающих действия на высушиваемое тело. Берут хлористый кальций, плавленый поташ, едкие натр и кали, безводный медный купорос, металлический натрий и пр. Выбор зависит от натуры высушиваемой жидкости. При высушивании прежде всего смотрят, чтобы не было капель воды — их отделяют отстаиванием и затем с помощью разделительной воронки и т. п. Если жидкости много, туда прямо бросают твердое тело в кусках или в порошке в достаточном количестве и оставляют стоять некоторое время, взбалтывая по временам. Иногда при этом выделяются газы, напр. при действии натрия, тогда нужно в сосуде оставить отверстие для их выхода; проще всего закрыть его пробкой с вольтеровской воронкой (ф. 49, I) с ртутью. В некоторых случаях, когда воды в жидкости много, брошенное тело расплывается и образуются два слоя; их надо сперва разделить помощью воронки, и уже тогда снова продолжать операцию. Иногда вид самой жидкости показывает, что процесс сушки еще не окончен; напр., при употреблении натрия продолжают выделяться пузырьки газа, некоторые жидкости бывают мутны и пр. Высушенная жидкость сливается и подвергается обыкновенно перегонке для освобождения от твердых веществ, перешедших в раствор. Часть жидкости всегда остается между частицами взятого для сушки тела и обыкновенно теряется. Иногда же ее извлекают каким-либо безводным растворителем, который легко можно отогнать. Когда подлежащей высушиванию жидкости немного, то ее предварительно растворяют в каком-либо безводном растворителе (напр. эфире) и уже тогда сушат; то же и для вязких жидкостей.
Разделение смеси твердых тел достигается иногда, пользуясь разницей в температурах плавления их. Тогда, нагрев смесь до некоторой температуры, жидкую часть сливают. Иногда пользуются различием в температурах кипения, а также способностью возгоняться. Возгонка, сублимация. Многие твердые тела уже при нагревании ниже темп. плавления улетучиваются и садятся на холодных стенках, как говорят, сублимируются. Одни улетучиваются легче, другие труднее; этим и пользуются для разделения их; вещества кристаллические могут дать при этом прекрасно образованные кристаллы. Для веществ легко летучих и при работе с небольшими количествами возгонку ведут чаще всего между часовыми стеклами. Берут два стекла с хорошо пришлифованными краями, на одно кладут вещество, прикрывают сверху небольшим часовым стеклом, а затем стеклом, отвечающим нижнему, и хорошо зажимают. При подогревании нижнего стекла, вещество возгоняется на верхнее, иногда охлаждаемое при этом мокрой бумагой. Среднее стекло назначено для того, чтобы, если сублимат случайно оторвался бы от стекла, он не попал обратно на прежнее место. Когда нужно взогнать более значительное количество вещества, его кладут в чашку, сверху прикрывают кружком фильтровальной бумаги с маленькими дырочками и на чашку ставят обыкновенную стеклянную воронку несколько меньшего диаметра. Отверстие ее затыкают. Очень удобен прибор Брюля. Возможно вести возгонку и в простом баллоне; нужно следить при этом, чтобы верхняя часть его не нагревалась. По окончании операции его надо разрезать. Если нужно сублимировать при очень высокой температуре, вещество кладут в тигель и прикрывают другим, меньшего диаметра. Нагревают снизу; верхний тигель иногда охлаждают, напр., окружая его свинцовым змеевиком, через который пропускают ток воды. Иногда возгонку ведут в разреженном пространстве, иногда в токе какого-либо газа и пр. Другой прием для разделения рассматриваемых смесей основан на употреблении растворителей. Здесь можно различить два случая: растворитель извлекает какие-либо одни вещества, не трогая других, или в раствор переходят все и затем разделяются соответственными приемами. В первом случае прежде всего стараются, чтобы взятое вещество было, по возможности, лучше измельчено, чтобы не был затруднен доступ растворителю. Обработка растворителем ведется, как при растворении (см. выше). Количество растворителя находится в зависимости от натуры вещества, степени измельчения, температуры и пр., но оно по возможности должно быть мало, чтобы раствор получился крепче. Удобно заставлять растворитель фильтроваться через слой извлекаемого вещества, напр. его помещают в трубку с оттянутым концом и приливают растворитель. Если он летуч, то все это делается в закрытом пространстве. Нагревание значительно облегчает извлечение (экстрагирование). Существует множество приборов, где экстрагирование ведется одним и тем же количеством растворителя, который отгоняется при самой операции. Очень удобен прибор Сокслета (ф. 4, III). Он состоит из широкой, внизу закрытой трубки А, куда кладется экстрагируемое вещество; к ней припаяна более узкая трубка В так, что непосредственного сообщения между ними нет. Они сообщаются при помощи трубки с и узенькой трубочки d, начинающейся у дна трубки А, поднимающейся вверх, делающей изгиб и впаянной в В так, что конец ее доходит до нижнего отверстия В. Нижний конец прибора на пробке вставляется в колбу с растворителем, а в верхнее отверстие его на пробке вставляется холодильник, напр. либиховский. Вещество занимает в А пространство не выше уровня п. Если нагреть теперь колбу, то пары жидкости по трубке с поднимутся в верхнюю часть прибора, а затем в холодильник. Здесь они сгущаются и жидкость течет в трубку А, проходит через слой вещества и собирается на дне А. Столб жидкости здесь постепенно увеличивается, и когда она поднимется до уровня п, то стечет вся в колбу по трубочке d, которая тогда будет действовать, как сифон. В колбе растворитель вновь испаряется, пары опять сгущаются и жидкость вновь пропитывает вещество и т. д. Другой способ разделения состоит в кристаллизации из растворов. Сущность его заключается в следующем: вещество растворяют, раствор затем охлаждают или медленно испаряют, тогда выделяются вещества менее растворимые или (при одинаковой растворимости) те, которые находятся в большем количестве. Кристаллизация ведется до известного предела; жидкость потом удаляется с кристаллов, они вновь растворяются и раствор вновь подвергают кристаллизации и т. д. С каждой кристаллизацией кристаллы все более и более становятся однородными по составу, если, понятно, была взята смесь, способная к разделению кристаллизацией. В качестве растворителя выбираются такие жидкости, в которых растворимость выделяемых солей с температурой сильно изменяется. По большей части применяется вода, спирт, эфир, бензол, ацетон, хлороформ и пр. или их смеси. Для растворения берут как можно меньше жидкости и при нагревании получают насыщенный или близкий к насыщению раствор. Нерастворимый остаток отфильтровывают, употребляя воронку с нагреванием. Кристаллизация производится в стакане или в кристаллизаторах (фиг. 26, I). Когда хотят получить большие и хорошо образованные кристаллы, насыщенный при нагревании раствор оставляют спокойно и по возможности медленно охладиться; но такие кристаллы постоянно заключают в себе следы растворителя. Чтобы получить мелкие кристаллы, раствор охлаждают при помешивании. Если вещество образует пересыщенные растворы, то вызывают кристаллизацию, бросив в раствор кристаллик выделяемого вещества. В некоторых случаях кристаллизация производится при выпаривании, напр. когда вещество почти одинаково растворимо при нагревании и обыкн. темп. Кристаллы отделяются от маточного раствора указанным уже выше образом. Маточный раствор (см.) подвергается дальнейшей кристаллизации или нет, смотря по обстоятельствам. В редких случаях, получив смесь кристаллов, их разделяют пинцетом под лупой или на основания их удельного веса, бросая их, напр., в такую жидкость, в которой одни тонут, а другие нет.
Операции при высокой температуре. Сюда прежде всего относится прокаливание, которое главным образом служит для удаления из нелетучего твердого тела летучих при высокой темп. составных частей. При занятиях аналитической химией прокаливание является одной из важнейших операций. Прокаливание производится в платиновом тигле или в случаях, когда платина не применима — в фарфоровом. Прокаливаемое вещество должно быть предварительно хорошо высушено. Так как обыкновенно приходится прокаливать осадки, собранные на фильтре, то прежде всего после высушивания стараются отделить их от фильтра. Тигель ставят на глянцевитую бумагу и осторожно высыпают в него осадок, разминая слегка фильтр пальцами. Осадок отделяется, по возможности, полнее. Фильтр после того складывают, обертывают длинной платиновой проволокой и зажигают горелкой над тиглем; когда он сгорит, его осторожно прокаливают горелкой, пока пепел не побелеет и сбрасывают в тигель; сюда же сметают перышком все частички вещества, упавшие на бумагу при высыпании осадка или при прокаливании фильтра. Тигель закрывается крышкой, ставится на треугольнике на штатив и прокаливается или бунзеновской горелкой, или на паяльном столе, смотря по надобности. Тигель должен так стоять, чтобы его не касался внутренний конус пламени. Треугольник (ф. 32, I), на который он ставится, состоит из трех фарфоровых трубок, через которые проходят железные проволоки, скрученные на концах попарно. Вместо фарфоровых трубок могут быть взяты платиновые. Время прокаливания различно; обыкновенно оно ведется до неизменности веса. Тигель охлаждается в эксикаторе. При сожжении фильтра, вещество, оставшееся на нем, может, вследствие восстановления, изменить свой состав, что имеют в виду и взвешивают пепел отдельно или, прибавляя в тигель каплю того или другого реагента, приводят вещество к прежнему составу. При веществах, не восстановляющихся углеродом бумаги, прокаливают осадок вместе с фильтром. Его завертывают в фильтр, кладут в тигель, закрывают крышкой и осторожно нагревают горелкой, чтобы обуглить бумагу; потом крышку открывают, чтобы дать доступ воздуху в тигель и прокаливают. Для содействия сгоранию угля, в тигель кладут азотно-аммиачной соли или каплю азотной кислоты и пр. Прокаливание применяется также для сплавления веществ и пр. При прокаливании тигли иногда помещаются, с целью достижения лучшего прогревания всего тигля, в особые печи из огнеупорной глины. Устройство их весьма разнообразно. На ф. 11, III изображена печь Гемпеля. На железном столике с дыркой стоят один в другом два глиняных цилиндра; на внутренний ставится тигель; наружный снабжен крышкой и вырезами внизу; все это, наконец, окружено железной трубой с ручкой. Накаленные газы охватывают тигель, проходят потом между глиняными цилиндрами и через железную трубу выходят наружу. В печи Мюнке (ф. 13, III) тигель окружен тремя глиняными цилиндрами. Большие тигли нагреваются в печах, отапливаемых коксом или углем (ф. 12, III). Топливо закладывается в среднее отверстие, внизу поддувало, помещаются тигли в верхней части печи. Когда прокаливание необходимо вести в струе какого-либо газа или требуется собрать газообразные продукты реакции, то оно производится в трубке. Чаще всего для этого применяются тугоплавкие стеклянные трубки, а для очень высокой темп. фарфоровые. Иногда употребляют железные или платиновые трубки. Для накаливания трубок служит обыкновенно так наз. печь для органического анализа (фиг. 15, III), так как чаще всего ее применяют именно для этой цели. Она состоит из чугунной подставки, на которой лежит железный желобок, где помещается трубка. Под желобком находится сложная горелка с большим числом рожков, дающих плоское пламя и снабженных каждый своим краном. Желобок с лежащей на нем трубкой сверху прикрыт 2-мя рядами кафелей, образующих род свода. Накаливание трубки регулируют, изменяя величину пламени или открывая и закрывая кафели. Накаливание стеклянных и фарфоровых трубок должно вначале вести осторожно, иначе трубка лопнет. Часто приходится производить нагревание до высокой темп. в стеклянных запаянных трубках, под давлением. Трубки помещаются тогда в прочную железную муфту с винтовой крышкой (ф. 7, III), что делается на случай разрыва стеклянной трубки. Такие муфты с запаянными стеклянными трубками внутри нагреваются в водяной, масляной или в воздушной бане. Очень удобна для этой цели печь Лотара Мейера (ф. 14, III). Передняя крышка у нее делается откидная, на тот случай, если крышка муфты будет сорвана с нарезки. Этой стороной печь обращается к стене. Что касается стеклянных трубок, то они выбираются из толстостенных, легкоплавких или тугоплавких (последние прочнее). Один конец запаивают на паяльном столе так, чтобы получился свод той же толщины, что и стенки; у другого конца трубку оттягивают в узкую шейку. Вещества жидкие вливаются в трубку при помощи длинной воронки; твердые кладутся до оттягивания шейки или тоже через воронку. Трубка наполняется не более 2/3. После этого шейку оттягивают в толстостенный равномерный капилляр; при этом иногда в случае летучих жидкостей приходится трубку охлаждать. Завернув бумагой, трубку кладут в муфту, капилляром к крышке. Когда реакция кончилась, и трубка остыла, отвинчивают крышку от муфты, высовывают несколько из муфты капилляр и осторожно проплавляют его на горелке, чтобы выпустить образовавшиеся газы; после этого вынимают трубку и срезают ее верхушку. Вынимать трубку из муфты перед отпаиванием капилляра, из опасения ее взрыва в руках, отнюдь не допускается. Для получения низких температур в Л. пользуются обыкновенно льдом и охладительными смесями. Чаще всего употребляется смесь 1 части соли на 3 части снега, которая дает температуру — 21°. Для более низких берется смесь снега с кристаллическим хлористым кальцием, при этом получают следующие температуры: 1 кг. соли с 630 гр. снега дает — 41°, с 700 грамм. — 54° и др. (см. Охладительные смеси). Изредка употребляют сгущенный аммиак, жидкий хлористый метил, углекислоту и пр.
Манипуляции с газами. Относительно способов собирания, хранения и измерения газов — см. Газовый анализ. Для добывания газов существует два рода приборов. Одни служат продолжительное время, по мере надобности пускаются в ход и останавливаются по желанию; другие назначаются для действия на короткий срок. Из первых очень употребителен прибор С.-К. Девилля. Он состоит из двух склянок с тубусом у дна, соединенных каучуковой трубкой (ф. 3, III). На дне одной находится слой битого стекла и фарфора, на который кладутся куски, напр. мрамора, цинка или сернистого железа и пр., для получения углекислоты, водорода, сероводорода и пр. Склянка закрыта пробкой с отводной стеклянной трубкой, снабженной краном или каучуковой трубкой с винтовым зажимом. В другую склянку наливается какая-либо кислота, напр. для разложения мрамора соляная, при получении водорода и Н2S — серная и пр. Если кран открыть, кислота проникнет в первую склянку, поднимется до кусков вещества и начнется выделение газа; если теперь закрыть кран, выделяющийся газ вытеснит кислоту из склянки, и реакция остановится. Из других приборов удобен аппарат Киппа (ф. 2, III). По принципу он напоминает прибор Девилля и состоит из двух частей. Нижняя половина прибора имеет вид двух шаров, соединенных между собой. В верхний шар кладут куски вещества, напр. мрамор, цинк и пр. Верхняя половина прибора состоит из шара с длинной конической трубкой. Эта трубка входит в отверстие а и идет почти до дна прибора. Она пришлифована к горлу среднего шара. Если открыть кран и налить в прибор жидкость через b, то, когда она поднимется до кусков вещества, начнется выделение газа; если кран закрыть, давлением газа жидкость будет вытеснена в верхний шар. Отверстие с служит для удаления жидкости из прибора. Приборы для кратковременного действия крайне разнообразны: колбы, реторты, всякого рода склянки и пр., в зависимости от условий. Ф. 9, III дает понятие о такого рода приборах. В В газ получается, в L он промывается. DS предохранительная воронка, через которую выходит газ или входит наружный воздух при случайном резком изменении давления газа внутри прибора. В нее наливается вода, ртуть или иная жидкость, запирающая прибор при нормальном действии.
Очищение, промывание, высушивание, поглощение газов. Для удаления из данного газа посторонних примесей (парообразных или газообразных) его приводят в соприкосновение с соответственным жидким или твердым реактивом. Когда берется жидкость, то газ заставляют проходить через нее пузырьками. Сосудам, в которых помещаются жидкости, дают такую форму, чтобы газ, по возможности, большее время находился в соприкосновении с жидкостью. В большом ходу Вульфовы склянки (ф. 30, I) дву- и трехгорлые. Трубка, приводящая газ, идет до дна, а отводная кончается в горле; они укреплены в пробках (ф. 9, III). Ток газа не должен быть очень быстрый; пузырьки должны следовать один за другим, не сливаясь в одну струйку. Смотря по обстоятельствам, таких склянок ставят несколько штук одна за другой и соединяют каучуковыми трубками. Вульфова склянка заменяется ныне Дрекселевскими (ф. 38, I). Они закрываются стеклянной пришлифованной пробкой, в которую впаяна приводная и отводная трубки, а иногда и предохранительная воронка. При количественных определениях, когда требуется точно знать вес поглощенного газа, употребляются более легкие и сложные приборы. При органическом анализе напр., для поглощения углекислоты, употребляются так наз. кали-аппараты. На фиг. 23, I изображены наиболее употребительные ныне кали-аппараты Гейслера. Из них один снабжен трубочкой для твердого поглотителя, например едкого кали КНО. Жидкость (крепкий раствор КНО) находится в трех нижних шариках. Большие верхние шары назначены для помещения жидкости, когда давление в приборе изменяется. Из твердых веществ для поглощения газов применяются едкое кали и натр, натристая известь и пр.; для поглощения паров воды — хлористый кальций, фосфорный ангидрид, пемза, смоченная серной кислотой, и пр. Вещества эти кладутся обыкн. в трубки различного вида (ф. 22, 39, I) или цилиндры (ф. 17, III). Твердое тело берется в небольших кусочках, чтобы увеличить поверхность соприкосновения его с газом, но не слишком, однако, мелких, и однообразной величины. Для сортирования кусков употребляется особого рода жестяное сито. Обыкновенно в концы трубки кладется слой стеклянной ваты или асбеста. При работе с газами надо заботиться о герметичности прибора. Краны должны быть хорошо притерты и смазаны. Так как каучук проницаем для газов, то соединительные каучуковые трубки должны быть как можно короче; при тщательной работе пробки должны заливаться мастикой, трубки стеклянные тоже соединяться на мастике или спаиваться. Из мастик (см.) в большом ходу мастика Менделеева.
Для более подробного знакомства с лабораторной техникой можно указать: Jungfleisch, «Manipulations de chimie»; Gattermann, «Die Praxis des organischen Chemikers»; Ostwald, «Hand und Hilfsbuch zur Ausführung Physikalisch-Chemischer Messungen».
Приложения
править
