Перемешивание и термостатирование

Когда из бюретки раствор реагента добавляют к раствору в колбочке или химическом стакане, необходимо хорошее перемешивание. Перемешивание нужно и во многих других случаях. Конечно, можно встряхивать колбочку вручную, особенно если она маленькая, а жидкости в ней немного.

6

Рис. 2.9. Приспособление для перемешивании с моторчиком (ІІ), пере-мешивание с помощью магнитной мешалки (б)

был опушен в раствор. Для лучшего перемешивания конец стеклянной палочки нетрудно было причудливо изогнуть с помощью горелки. А на металлическую палочку можно надеть какую-нибудь крыльчатку. Регулируя напряжение на моторчике, можно изменять скорость его вращения, чтобы жидкость хорошо перемешивалась и в то же время не выплескивалась из стакана (рис. 2.9, а).

Указанный способ перемешивания не всегда удобен, особенно если в раствор надо добавлять реагенты или измерять в нем температуру. В таких случаях можно использовать магнитные мешалки. В небольшом ящичке с немагнитной крышкой находится моторчик, который вращает сильный магнит. Скорость его вращения можно регулировать, меняя напряжение на моторчике с помощью рукоятки на передней панели ящичка. Если в центр яшика, прямо над невидимым магнитом, поставить стакан или колбу с раствором, а на дно положить маленький магнит, запаянный в стеклянную или пластмассовую трубочку (это и предохраняет раствор от загрязнения, и уменьшает трение о дно стакана), то, вращая медленно рукоятку прибора, можно получить в жидкости настоящий «торнадо» - такой, какой виден на рис 2.9, б. Часто магнитные мешалки снабжены регулируемым подогревом, так что можно одновременно перемешивать раст вор и нагревать его до нужной температуры.

А если нужно выдерживать реакционную смесь при строго постоянной температуре в течение длительного времени? Такая проблема возникает, например, при измерении скорости реакции, поскольку скорость может очень сильно зависеть от температуры.

Рис. 2.10. Этот термостат позволяет поддерживать температуру от -60 до +300 °С с высокой точностью, а в лиа- позоне от +15 до +80 °С - с точностью ±0,02 °С

сложный прибор (рис, 2. III). Его основа— большой бак, обычно литров на 10. В него заливается дистиллированная вода, которая интенсивно перемешивается мешалкой с мотором (цилиндр этого мотора виден в правой части). Внутри бака расположен электрический нагреватель, при включении которого вода начинает нагреваться; ее температура контролируется обычным лабораторным термометром (он расположен в задней части слева). Чтобы прекратить нагрев(гірп достижении определенной, заранее установленной температуры, термостат снабжен так называемым контактным термометром (он расположен в самом центре и принцип его действия будет описан в рассказе о температуре и термометрах). Назначение контактного термометра — выключить (с помощью расположенного за ним реле) нагреватель, как только температура поднимется до нужной, и снова включить нагреватель, если температура чуть-чуть понизится. А температура в приборе понижается не столько от охлаждения его воздухом (этот процесс очень медленный), сколько от охлаждения обычной водопроводной водой, протекающей через металлический змеевик (он находится внутри бака и потому не виден). Ввод воды и ее вывод осуществляется двумя резиновыми шлангами, которые присоединяются кдвум коротким металлическим трубочкам, видным в левой задней части термостата. Таким образом, контактный термометр осуществляет тонкий «баланс» между нагревателем и «охладителем* и позволяет поддерживать температуру в термостате с точностью примерно ±0,1 "С в интервале от +1 до +95 °С. И если в термостат поместить колбу с веществом, температура вещества будет постоянной до тех пор, пока работает термостат.

Если в специальную металлическую емкость, вставленную в бак. поместить лед, то температуру воды в термостате можно поддерживать более низкой, чем комнатная. Если же лед смешать с солыо. можно опустить температуру ниже нуля градусов по Цельсию (но сам термо- 50 стат при этом придется вместо воды заполнить низкозамерзающей жидкостью. например, водно-спиртовым раствором). Теоретически смесь льда с поваренной солью может понизить температуру до —21,3 °С. а если лед смешать с кристаллами хлористого кальция, можно получить лаже —55 'С! Еше более низкую температуру, до -78 °С, даст «сухой лел» — твердый углекислый газ (его широко используют в пищевой промышленности, например, для сохранения мороженого жарким летом). Уместно ска$ать. что чистый этиловый спирт замерзает при еще более низкой температуре, примерно при —114 °С, правда, ниже -100 °С он уже начинает загустевать.

Рис. 2.11. Воздух п этом су-шильном шкафу можно нагреть ДО +200 °С

Но это не все, что умеет «умный» прибор. В самой правой его части видна еще пара трубочек, к которым присоединены уходящие вправо резиновые шланги. Если переключить белую рукоятку, вода помчится из бака по одной из этих трубочек. А по другой она должна вернуться назад! То есть циркулирующая в термостате вода способна поддерживать постоянную температуру где-нибудь еще, обычно неподалеку от термостата. Например, в каком-нибудь приборе. Конечно, там надо предусмотреть герметичный кожух, в одно из отверстий которого вода будет вливаться, а из другого - выливаться.

А если нужно не просто подогреть или охладить вещество, а сильно повысить его температуру, например, чтобы хорошо просушить осадок на фильтре? Для этого существуют сушильные шкафы (рис. 2.11). В них тоже имеется датчик температуры (обычно электрический), нагреватель и реле, с помощью которого можно задать требуемуютемпературу. Конечно,точность поддержания температуры в сушильном шкафу не идет ни в какое сравнение с термостатом. Но это п не требуется. В таких сушильных шкафах удобно также сушить вымытую химическую посулу.