Воронка Бюхнера
Воро́нка Бю́хнера — фарфоровая воронка со впаянным перфорированным дном, предназначенная для фильтрования различных жидкостей при уменьшенном давлении (под вакуумом)[1]. Встречаются также стеклянные, пластиковые или металлические воронки Бюхнера. В верхнюю цилиндрическую часть воронки наливают жидкость, к нижней конической части воронки подводят вакуум. Дно воронки обычно закрывают слоем фильтрующего материала: фильтровальной бумагой, тканью, ватой или другим материалом. Как правило, фарфоровые воронки Бюхнера применяются для работы с большими количествами веществ. Для обработки малых количеств используются стеклянные воронки с впаянным дном из спечённой стеклянной крошки (фильтры Шотта)[1].
История изобретения
Почти до конца XIX века роль фильтрующего элемента в лабораторных вакуумных установках играла обычная коническая воронка со вставленным в неё бумажным фильтром[2]. В таких установках из всей фильтрующей поверхности свою роль выполнял только кончик фильтра, на который и приходился весь перепад давления. В некоторых случаях дно фильтра разрывалось[2]. В 1886 году Отто Витт предложил использовать перфорированные диски из фарфора или стекла, которые можно было вставить в коническую воронку для увеличения площади фильтрования[3]. Однако такие диски не всегда плотно прилегали к воронке, что не позволяло обеспечить достаточную герметичность. Эту проблему удалось решить промышленному химику Роберту Хиршу, который в 1888 году запатентовал воронку, в которую было впаяно перфорированное дно[4]. В том же году промышленный химик Эрнст Бюхнер предложил модификацию воронки Хирша, в которой верхняя часть имела вертикальные стенки, что позволило одновременно обрабатывать большие объёмы жидкости[5]. Ранние модели, выпускаемые фирмой Max Kaehler, изготовлялись не из фарфора, а из эмалированного железа[2].
Использование
Для работы воронку Бюхнера соединяют с вакуум-приёмником (колбой Бунзена) резиновой пробкой с осевым отверстием[6]. На дно воронки помещают кружок фильтровальной бумаги. Диаметр фильтра подбирают таким образом, чтобы он перекрывал все отверстия, но при этом не заходил на стенки. Как правило, диаметр фильтра на 1 мм меньше внутреннего диаметра воронки. Фильтр на воронке смачивают дистиллированной водой или другой фильтруемой жидкостью, а затем присасывают вакуумом ко дну, чтобы фильтр плотнее прилегал к воронке. После этого на половину высоты воронки вливают жидкость. В колбе Бунзена создаётся разрежение, и жидкость из воронки под действием атмосферного давления протекает в колбу. Периодически добавляют новые порции жидкости. Важно не допускать растрескивания поверхности осадка на фильтре. Такое растрескивание может привести к неполному или неравномерному удалению жидкой фазы из осадка, а также загрязнению осадка примесями из маточного раствора вследствие испарения растворителя[7]. Фильтрование можно считать завершённым, когда с носика воронки перестала капать жидкость, и в воронке при этом жидкости не осталось. Тогда вакуум отключают, воронку извлекают из колбы, а осадок переносят в подходящую ёмкость для последующей обработки[6].
Размер воронки для фильтрования подбирают в соответствии с количеством фильтруемого осадка: твёрдая фаза должна полностью покрывать поверхность фильтра, но при этом не образовывать слишком толстый слой, что затруднит дальнейшее отсасывание и промывание осадка на фильтре[7].
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 Теренин В. И., Ливанцов М. В., Ливанцова Л. И., Матвеева Е. Д., Ивченко П. В., Нифантьев И. Э. Практикум по органической химии / под ред. академика РАН Н. С. Зефирова. — 4-е изд., электрон. — Москва: Лаборатория знаний, 2020. — С. 23. — 571 с. — (Учебник для высшей школы). — ISBN 978-5-00101-781-3.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 Jensen William B. The Origins of the Hirsch and Büchner Vacuum Filtration Funnels (англ.) // Journal of Chemical Education. — 2006. — Vol. 83, no. 9. — P. 1283. — ISSN 1938-1328. — doi:10.1021/ed083p1283.
- ↑ Witt Otto N. Ueber eine Filtrirvorrichtung (нем.) // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. — 1886. — Bd. 19, Nr. 1. — S. 918—919. — doi:10.1002/cber.188601901210.
- ↑ Hirsch R. Eine Vorrichtung zum Filtriren (нем.) // Zeitschrift für analytische Chemie. — 1888. — Bd. 27. — S. 390—391. — doi:10.1007/BF01369268.
- ↑ Büchner E. Filtration vermittelst des Dr. R. Hirsch’schen Patent-Trichters (нем.) // Chemiker Zeitung. — 1888. — Bd. 12. — S. 1277.
- ↑ 6,0 6,1 Верховенский В. Н,. Техника и методика химического эксперимента в школе. — Москва: Учпедгиз, 1959. — С. 357—358. — 544 с.
- ↑ 7,0 7,1 Беккер Х., Беккерт Р., Бергер В., Гевальд К., Генц Ф., Глух Р., Домшке Г., Зайлер Э., Майер Р., Мец П., Мюллер К., Пафель Д., Фангхенель Э., Фауст Ю., Фишер М., Хабихер В., Шветлик К., Шмидт Г., Шольберг К., Цеппенфельд Г. Органикум / пер. с нем. 4-е изд.. — Москва: Мир, 2008. — Т. 1. — С. 47. — 504 с. — ISBN 978-5-03-003805-6.
Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!