Перегонка скипидара с водяным паром

Лабораторная работа №10

Скипидар представляет собой смесь терпеновых углеводородов общей формулы С₁₀Н₁₆. В состав живичного скипидара входят следующие терпены:

Терпеновые углеводороды и другие компоненты можно выделить из скипидара при его перегонке (фракционирование). Терпены обладают высокой реакционной способностью, которая обуславливается их химическим строением. Наличие в них двойных связей, трех- и четырехчленных циклов делает их способными вступать во многие реакции присоединения.

Наиболее характерной чертой бициклических терпенов является их склонность к изомеризационным превращениям, приводящим иногда к очень глубоким изменениям строения исходного терпена. Эти изомеризационные превращения вызываются действием самых разнообразных агентов, высокой температуры, солнечного света, кислорода воздуха и часто совершаются с большой легкостью.

Скипидар очень легко окисляется кислородом воздуха, особенно на свету. В результате этого превращения он желтеет, осмоляется, становится вязким, повышается его показатель преломления, плотность и температура кипения, уменьшается удельное вращение. При сравнительно недолгом стоянии (8-10 недель) в неплотно закрытых сосудах скипидар приобретает кислую реакцию и сильные окислительные свойства.

Такой скипидар выделяет йод из йодистого калия, окисляет закисные соли железа, обесцвечивает раствор индиго и т.д. При длительном соприкосновении с воздухом скипидар "стареет", и из него выпадает осадок. Процесс окисления скипидара представляет собой комплекс различных превращений входящих в него терпеновых углеводородов. Помимо окисления совершаются и другие побочные реакции. Первоначально образуются гидропероксиды (кислород внедряется в α-положении по отношению к двойной связи.

В основу современных взглядов на механизм окисления терпеновых углеводородов положены перекисная теория Баха-Энглера и представления о цепном свободнорадикальном характере окислительных процессов. Согласно названной теории молекулярный кислород первоначально присоединяется по углерод-водородной связи с образованием гидроперекиси типа C-O-О-H. Образующиеся гидроперекиси терпенов в условиях окисления претерпевают различные превращения. Они подвергаются разложению, взаимодействуют с исходными терпенами и инициируют полимеризацию ненасыщенных соединений.

В результате этих превращений, которые часто сопровождаются изомеризацией, образуется сложная и пестрая смесь спиртов, альдегидов, кетонов, кислот, эфиров, полимеров и других соединений. На основании изучения продуктов окисления терпеновых углеводородов признано, что спирты образуются непосредственно из гидроперекисей, карбонильные соединения, могут образовываться также и из спиртов, при дальнейшем их окислении, а кислоты - в результате окисления вторичных продуктов, главным образом, кетонов.

Гидроперекиси терпенов взрываются от нагревания и являются сильными окислителями. Присутствие в скипидаре больших количеств гидроперекисей может вызвать при его перегонке бурный процесс окисления и привести вследствие этого к сильному вскипанию жидкости - горячей массы скипидара из перегонной колбы. Поэтому скипидар, длительное время находившийся в соприкосновении с воздухом и сильно окислившийся не безопасно подвергать фракционированию без предварительной обработки.

Обычно с целью разрушения перекисей скипидар перегоняют с водяным паром. При этом удается не только разрушить перекисные соединения, но и отделить от терпенов ряд продуктов, образовавшихся в процессе окисления и трудно перегоняющихся с водяным паром. Некоторые кислоты сравнительно летучи, и их перед перегонкой с паром удаляют из скипидара промывкой с содовым раствором.

Реактивы и оборудование:

Скипидар - 65 мл Установка для перегонки с паром

Сода 10 %- 30 мл Установка для фракционирования

Хлористый кальций

Ход работы:

В делительной воронке встряхивают 65 мл скипидара с 10 %-ным раствором соды. После отстаивания скипидара (верхний слой) его сливают в литровую плоскодонную колбу, с помощью стеклянных изогнутых и резиновых трубок (смотри рис.1), соединяют ее с парообразователем, нисходящим холодильником, приемником и скипидар перегоняют с водяным паром.

Рис.1. Установка для перегонки с паром.

1-паровичок 7-перегоняемое с паром вещество

2-стеклянная трубка (затвор) 8- холодильник Либиха

3-соединительный шланг 9- подвод воды

4-зажим 10- аллонж

5-стеклянная подводная трубка 11- приемная колба

6- круглодонная колба

Перегонку заканчивают, когда соотношение воды и масла в пробе отгона, собираемой периодически в небольшой цилиндр или пробирку, достигнет соотношения 10:1. Дистиллят разделяют с помощью делительной воронки, верхний скипидарный слой сливают в сухую колбу на 100 мл и сушат прокаленным хлористым кальцием в течение 10-12 часов.

Если, после добавления CaCl₂, произойдет расслоение жидкости и под скипидаром образуется слой насыщенного раствора CaCl₂ (это часто происходит при не тщательном отделении воды), то скипидар осторожно сливают в другую сухую колбу. Вновь всыпают прокаленный хлористый кальций и продолжают сушку. Колбу с сухим скипидаром и CaCl₂ вместе с колбой взвешивают и по разности двух весов определяют количество сухого скипидара.