金属有机化学研究方法讲解
分子筛通过物理吸附而脱水。所以,脱水温 度对吸附量有直接影响
图2-3 5A分子筛吸附水蒸气的等温线
再在生35时0℃抽时真5空A分不子仅筛可几加乎速不脱能水吸,附而水且,可故避再免生分 子温筛度在不高应温低下于长此时界间限与。水蒸气接触而降低强度
2.3.4 惰性气体脱氮 氮在高温下能与金属反应,可用此法除去氩、
用上述脱氧剂处理 惰性气体时,其效果与 使用条件关系很大。
图2-1 空速与脱氧效率关系 A—3000 h-l;B—6000 h-1
提高空速脱氧效率
下降;
空速不变,脱氧剂 消耗过多,即催化剂活 性组分减少,也等于提 高了空速,脱氧效率也 会下降
确定设备的最佳空速、及时再生催化剂是正 确使用脱氧塔的关键
图2-2 常用干燥剂上水的平衡蒸气压与 吸水容量的关系(25℃)
脱水效果除干燥剂本身的性质外,还与使用 条件有很大关系,
最常用的脱水剂是分子筛,从G的曲线可见, 当4Å分子筛吸附了自身质量16%的水后,惰性气 体中残留水量在10-5 g/g以下,超过此界限则效率 迅速下降。
分子筛的再生性能很好,在真空、350℃条 件下可再生2000次,吸附量仅下降30%左右。
与水反应而脱水的干燥剂不易再生,不宜作 为固定设备的干燥剂,但用于临时的移动装置还 是方便的
表2-2 常用吸附水干燥剂
干燥剂 分子筛3~5A
平衡蒸气压(25℃)/Pa 1×10-1
特点 容量大,真空350℃再生
γ - Al2O3 SiO2
1×10-1 3×10-1
容量大,真空400℃再生 容量大,120℃再生
脱氧剂 负载在硅胶上的MnO 载在硅胶上的Cr3+ 负载铜(BTS催化剂) 银分子筛(X型)
使用条件 室温下脱氧,120℃用H2还原再生 室温下脱氧稍差,500℃下用H2还原再生 180~200℃脱氮中氧,150℃用H2还原再生 室温下脱氧,100℃以下用H2还原再生
银分负负子筛载 载脱氧 铜氧化 或效锰 线果的状很多氧好相化,催铜只化还是剂原较是成昂常铜贵用 后,的 也不脱 能常氧 将使剂 惰用性, 它气体在中室的温氧下含就量能降与至氧1反0-6应级生,成虽M脱n氧3O深4,度提不高如温氧度化, 效锰率,更但高铜。的如价1格50便℃宜,,2 线00状0 h氧-1空化速铜氧的残脱留氧量容为量1较01大2 L,/L作为前级使用,可达到处理量大、氧残留量 低的效果。
2.3 高纯惰性气体系统
2.3.1 惰性气体的种类 这里所指的惰性气体是氮、氩和氦。 在一般情况下首选高纯氮,它不仅廉价、易
得,而且相对密度和空气差不多,在高纯氮气氛 中准确称量物质时无需校正。
在室温下氮就能与锂反应;有些过渡金属有 机化合物也可以与氮配位甚至反应。此时,不得 不用氩,只有在氩气也难胜任时才会用氦,因为 它比氩更稀少、更昂贵。
氦气体中微量氮。(问题2) 下面是可选用的金属,括号内是脱氮温度: 钡Ba(400℃),钙Ca(650℃), 镁/钙Mg/Ca=9(500℃),镧La(800℃), 镁Mg(640℃),钍Th(800℃), 锆Zr(1000℃)。
2.3.5 高纯惰性气体系统装置
(5) 金属有机化合物中的金属会对化合物波谱 性质产生不同程度的影响。
2.2 处理空气中敏感物质的基本思想
金属有机化合物最重要的特性是对空气敏感。 处 理 空 气 中 敏 感 物 质 的 有 效 方 法 —— Schlenk(施伦克)技术。 其基本思想是将金属有机化合物置入含水、 含氧量极低的高纯惰性气体气氛中进行反应,分 离和鉴定。
2.3.2惰性气体脱氧
只要能与氧迅速反应并使氧固定在表面上的 物质都可用来脱氧
含零价或低价过渡金属的负载型多相催化剂 是目前常用的脱氧剂,这些催化剂非常活泼,可 与惰性气体中的氧迅速反应形成金属氧化物而被 固定,残留氧含量在10-6甚至10-10级
空速:单位时间处理气体体积与脱氧剂体积之比
表2-1 常用脱氧剂
脱氧剂在使用前必须用氢气还原活化
注意: 氢气的空速不能过快,避免局部温度过高,
烧毁脱氧剂表面而失效,再生时也有同样的问题
具体操作:
可在脱氧塔前装惰性气体、氢气流量计各一 支,塔后装一支氢气流量计(也可用三支鼓泡器代 替)。活化或再生时先通惰性气体,然后逐渐提高 氢气比例直至纯氢,这样反应比较缓和
判断反应情况:(问题1)
金属有机化学的研究方法 讲解
2.1 金属有机化合物的特性
金属有机化合物与有机化合物、无机化合物 之间的主要区别是分子中存在着金属—碳键,由 此产生了一系列的特性。
(1) 许多金属有机化合物化学性质活泼,一些 惰性分子也可能与金属有机化合物反应。
(2) 许多金属有机化合物对空气敏感,在空气 中迅速氧化甚至自燃,遇水迅速水解甚至发生爆 炸,这就必须在隔绝空气的条件下处理。
当塔后无氢气甚至倒吸,说明反应太剧烈, 应立即通惰性气体稀释氢,并防止倒吸造成氢、 氧混合而爆炸。
当塔前、塔后氢气流量计读数相同时,表明 反应结束
反应结束后,抽除水后,停止加热,切换成 惰性气体,冷却、密封
2.3.3 惰性气体脱水
能吸附水或能与水反应并将水保存在表面上 的物质均可用作脱水剂。通过吸附脱水的干燥剂 使用、再生都较方便
表2-3 常用与水反应的干燥剂
干燥剂 P2O5 Mg(ClO4)2 BaO KOH CaO
平衡蒸气压(25℃)/Pa
特点
3×10-3
酸性,表面易结膜
Байду номын сангаас
7×10-2
氧化性,容量大,可在250℃再生
1×10-1
碱性,容量小
3×10-1
碱性,容量小
4×10-1
碱性,容量有限,遇CO2容量更小
A—大孔硅胶; B—细孔硅胶; C—CaCl2; D—H2SO4; E—Mg(ClO4)2; F—P2O5; G—4Å分子筛
(3) 许多金属有机化合物的热稳定性较差,容 易发生热分解,应尽量在较低的温度下合成、使 用并保存在低温冰箱中。
(4) 配位不饱和的金属有机化合物遇到有配位 能力的溶剂会与之配位;配位饱和的金属有机化 合物也可能与有配位能力强的溶剂发生配体交换, 对在溶液中研究金属有机化合物带来不便。所以, 应尽量避免使用含官能团、有配位能力的有机溶 剂,而首选无配位能力的烃类。