Potřebujete sestavit destilační aparaturu a nevíte, jaký typ chladiče vybrat? Jak správně zapojit hadičky pro přívod a odvod chladicí kapaliny? Kdy je lepší použít vodní a kdy vzdušný chladič? To všechno se dočtete právě teď.
Chladiče v laboratoři používáme ke kondenzaci par vroucích směsí při procesech destilace, refluxu a extrakce. Nejčastěji jsou vyrobeny ze skla, obvykle je to sklo borosilikátové, které odolává vyšším teplotám. Pro speciální účely mohou být chladiče vyrobeny z kovu.
Chladiče vybíráme podle těchto kritérií:
1) Délka chladiče a velikost jeho vnitřního povrchu jsou zásadně důležité pro správnou účinnost. Obvyklá používaná délka je 300 a 400 mm. V našem e-shopu nabízíme délky od 160 do 1000 mm.
2) Chladicí médium bývá nejčastěji voda, která cirkuluje tělem chladiče. Nejlepšího chlazení je dosaženo, pokud chladicí voda proudí odspodu nahoru, tj. přívodní hadička je zapojena na spodní olivku chladiče.
Skleněné vodní chladiče se používají k ochlazování par o teplotě max. 180 °C. Při vyšší teplotě hrozí, že chladič praskne.
Pro páry o teplotě vyšší než 180 °C se používá chlazení vzduchem. Vzduch je však při chlazení méně účinný vzhledem k nízkému koeficientu převodu tepla.
3) Podle způsobu použití se chladiče dělí na sestupné, kdy kondenzující páry sestupují do jímací baňky (typicky destilace), a zpětné, kdy se kondenzát vrací zpátky do varné baňky (typicky refluxy, extrakce).
Zapojení chladiče
Chladič v rámci aparatury připojujeme na konec, obvykle pomocí destilačního nástavce mezi destilační baňku a nádobu na jímání kondenzátu . Destilační nástavec zároveň zajistí, aby byl chladič ve správné poloze. Pro lepší jímání připojíme na druhý konec chladiče předlohu (alonž). Některé chladiče už mají nástavec i alonž zabudovány v sobě. Zpětné chladiče se nasazují nahoru na baňku a kondenzát se vrací zpět do reakční baňky. Podle potřeby a účelu lze spojit i několik chladičů za sebou.
Chladič v aparatuře vždy upevníme na jeden nebo více stojanů a připojíme ho k přívodu a odvodu vody pomocí hadiček nasazených na olivky chladiče. Obvykle je přívod vody připojen ke spodní části a odvod k horní části chladiče. Výjimkou je Dimrothův chladič, který se zapojuje opačně. Vodu necháme pomalým proudem protékat. Zároveň zahříváme baňku se směsí až k bodu varu.
Typy chladičů
Nejjednodušším vodním chladičem je rovný chladič Liebigův , který se používá jako sestupný i zpětný chladič.
Jiným typem je kuličkový chladič (dle Allihna) , který má chladicí povrch zvětšený kulovými výdutěmi vnitřní trubice, podobně jako spirálový chladič (Grahamův) , který má vysokou chladicí účinnost, avšak při vstupu většího objemu par má tendenci se zahlcovat. Tento chladič lze použít jako zpětný, nehodí se však jako chladič sestupný, protože zaplněním spodní části výdutě dochází ke ztrátě účinného chladicího povrchu a zadržuje velké množství destilátu.
Z chladičů s vnitřním chlazením je nejvýhodnější chladič Dimrothův , který má velký chladicí povrch a velkou rychlost průtoku vody. Je z chladičů nejúčinnější a je vhodný pro kondenzaci par nízkovroucích kapalin a extrakce . U tohoto chladiče je velmi důležitý směr průtoku vody. Přívod chladicí vody se napojuje na trubici vedoucí přímo dolů, spirálou musí chladicí voda protékat směrem vzhůru. Dimrothův chladič lze použít v sestupném i zpětném uspořádání. Jeho variantou je prstový chladič.
Dalším chladičem s vnitřním chlazením je šroubový chladič Friedrichsův . Má vysokou chladicí účinnost, avšak při větším tlaku par se zahlcuje.
Nejjednodušší vzdušný chladič se v laboratoři obvykle improvizuje z dostatečně dlouhé skleněné trubice o užším průměru, která je na koncích opatřena zábrusy.
Speciálním druhem chladiče je destilační kolona , která se používá při mnohonásobné destilaci (rektifikaci).
Existují i speciální chladiče, které umožňují chlazení par pomocí nízkoteplotních směsí, např. pevného CO2 (tzv. suchého ledu) a ethanolu.
Tento článek není vyčerpávajícím návodem k použití chladičů. Přáli jsme si, aby vám usnadnil orientaci a výběr podle vašich požadavků. Ať se vám daří!
Zdroje:
Laboratorní technika učební text (https://is.muni.cz/el/sci/jaro2012/C1100k/um/Laboratorni_technika-ucebni_text.pdf)
webové stránky Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity, katedry chemie (https://www.ped.muni.cz/wchem/sm/hc/labtech/pages/chladice.html)
Wikipedia EN (https://en.wikipedia.org/wiki/Condenser_(laboratory))
Wikipedie CZ (https://cs.wikipedia.org/wiki/Laboratorn%C3%AD_chladi%C4%8D)
