Знайшовши помилку на сторінці, виділіть її та натисніть Ctrl + Enter
Вакуумне фільтрування (обладнання та приладдя)
Для фільтрування під вакуумом в більшості випадків використовують водоструминний насос (він же - "водоструйка"). Принцип дії водоструминного насоса заснований на законі Бернуллі [1]. Якщо рідина (або газ) рухається по трубі, закон Паскаля вже не виконується. Рух рідини призводить до зменшення тиску всередині труби, причому падіння тиску тим більше, чим вище швидкість потоку.
Неважко здогадатися, що якщо витрата рідини підтримувати постійним, а перетин труби зменшувати, то (лінійна) швидкість рідини в трубі буде все зростати, а тиск всередині труби - все більше зменшуватися. В результаті можна досягти такої швидкості, що тиск в трубці буде нижче атмосферного.
Якщо така трубка має бічний відвід (або що набагато зручніше - кільцевої зазор) - в неї буде засмоктувати повітря з атмосфери. Повітря, який потрапив в трубку, віднесе потоком води, а тим часом в трубку буде засмоктувати все нові і нові порції атмосферного повітря.
Дія водострумного насоса включає в себе уповільнення закону Паскаля для рідини, що рухається
Іншими словами, такий пристрій буде працювати як вакуумний насос, засмоктуючи повітря (а також інші гази або рідини). Чим більше напір води - тим сильніший вакуум вдається досягти (при одному і тому ж діаметрі трубки). Однак тут є обмеження: вакуум водострумного насоса лімітований тиском насичених парів води, яка подається в насос: тобто ніж вода холодніше, тим більш глибокого вакууму можна досягти.
Водоструминні насоси широко поширені в хімічних лабораторіях. Вони не мають рухомих частин (за винятком води), не вимагають витратних матеріалів (наприклад, масла) і прості в експлуатації. Скляні водоструминні насоси дають хороший вакуум, але мають великий недолік - вони часто б'ються, тому хіміки цінують металеві водоструминні насоси - бронзові або з нержавіючої сталі. Пластмасові насоси не настільки надійні.
З іншого боку, саме в разі скляних водоструек можна наочно спостерігати їх пристрій і роботу. Насоси з інших матеріалів непрозорі.
Для фільтрування під вакуумом водоструминний насос зазвичай під'єднують до колби Бунзена, в яку вставлена воронка Бюхнера або воронка (фільтр) Шотта. Воронка Бюхнера є керамічну воронку з отворами, на які поміщають паперовий фільтр. Фільтр Шотта являє собою скляну воронку, в яку впаяна перегородка з пористого скла.
Воронки Бюхнера і фільтри Шотта бувають найрізноманітніших розмірів. На фотографіях показано досить велика воронка Бюхнера і дрібні фільтри Шотта. Фільтри Шотта крім розміру також відрізняються пористістю.
Через самі великопористі фільтри вода вільно прокопує без всякого вакууму (а під вакуумом - швидко тече). У разі ж дрібнопористих фільтрів вода капає повільно навіть під хорошим вакуумом (швидкість фільтрування також залежить від площі фільтра, в'язкості фільтрованої рідини і від здатності твердих частинок забивати пори фільтра). У разі ж воронки Бюхнера швидкість фільтрування визначається площею і щільністю паперового фільтра, який поміщають в воронку.
Водоструминний насос радянського виробництва
На фотографіях видно два вставлених один в одного капіляра, в зазор між якими засмоктує повітря
К1 Використовувати бутель як пастки (як на схемі) - погана ідея: бутель може не витримати вакууму, створюваного хорошим водоструминним насосом. Пастку краще зробити з круглодонной колби.
К2 Скажу чесно, майже ніколи і ні в кого я не бачив будь-якого захисту на колбі Бунзена. Сам грішний. Однак з огляду на освітню спрямованість журналу "Хімія і Хіміки" мені здається, що це не зовсім правильно. Вибухають вони рідко, але - буває. За свою довгу хімічну життя я був свідком двох випадків (не рахуючи численних байок). Перший досить комічний, з моїм сусідом по лабораторії. Колба Бунзена під вакуумом, як їй теоретично і належить, просто схлопнув всередину без розльоту осколків. Комічність ж полягала в тому, що один "осколок" все ж утворився - вгору полетіла воронка Бюхнера і потрапила точнісінько в лоб нахилу в цей момент над колбою сусідові. А ось другий випадок, вже безпосередньо зі мною, міг закінчитися набагато гірше. Це була п'ятилітрова колба Бунзена з літрової лійкою. Фільтрування йшло дуже повільно, і я відправився в їдальню. Повернувшись, я застав в лабораторії грунтовний розгром: розчин на стелі (більше трьох метрів, між іншим), битий посуд на столі навколо і, головне, пробили лінолеумних покриття столу два осколка. Так бути не повинно, але так було. Так що, напевно, варто хоча б згадати необхідність будь-якої захисту для колби. Намотане рушник або старий халат; дуже зручні (але не знаю, наскільки ефективні) були пластикові сіточки від імпортних літрових пляшок з ацетоном і т.д.
Rummy
К2-1 Цікаво, а чи спрацює такий захист - якщо її акуратно скотчем обмотати? Для дьюарів описували такий спосіб.
Іван Миколайович
К2-2 Халат або рушник незручні: не видно, що робиться в колбі. Скотч повинен запобігти розліт осколків, але виглядає він неестетично. Сіточка - саме те, але я не бачив таких сіточок, які налізли б на велику колбу Бунзена (а саме такі колби найчастіше і вибухають).
К2-3 Вакуумним фільтруванням займався епізодично все свідоме життя. Всі колби Бунзена, з якими мав справу, об'ємом до 2-х літрів включно, нормально тримали вакуум і ні разу не лопалися, але жодна колба від 3-х до 5-и літрів не витримала - все полопалися. Як поглотительной і запобіжної використовую літрові радянські склянки з-під сухих реактивів (з широким горлом) з гумовими пробками відповідного діаметру (такі пробки дефіцитні). Нормально тримають вакуум, хоча і не призначені для цього.
antabu