Смешивание твердых веществ

Существует много способов смешивания твердых веществ. Естественно, что для получения однородной смеси составные части ее должны быть измельчены приблизительно до одинаковой величины зерен. Чем тоньше было измельчение, тем однороднее может быть полученная смесь. Имеет значение плотность смешивания твердых материалов, так как от выбранного способа смешивания будет зависеть в некоторой степени состав смеси_в отдельных слоях по вертикали.

Перекатывание и в листе фильтровальной бумаги. Измельченные вещества помещают в центр квадратного куска фильтровальной бумаги такого размера, чтобы смесь можно было вначале распределить слоем и, последовательно поднимая концы листа, перекатывать массу до тех пор, пока не будет достигнута однородность смеси, В этом случае большое значение имеет степень измельчения веществ. Если смешиваемые вещества будут измельчены недостаточно мелко, при перекатывании смеси происходит разделение частиц по крупности. Сверху собираются более крупные частицы, а внизу — наиболее мелкие. Если смешивают большие количества материалов массой в несколько килограммов, вместо бумаги применяют брезент, полотно или клеенку.

Пересыпание. Смешивание твердых тонко измельченных веществ можно проводить путем пересыпания смеси из одной банки в другую. Для получения хороших результатов, т. е. однородности смеси, пересыпать нужно не меньше 10 раз. Так как при пересыпании возможно пиление, операцию следует проводить под тягой.

Нужно быть очень осторожным при смешивании тонко измельченных органических веществ, так как в этом случае пыль может быть взрывчатой. Поэтому при смешивании органических веществ пересыпанием поблизости от места работы не должно быть горящих горелок, включенных электронагревательных приборов и пр.

Просеивание. Очень хорошие результаты смешивания получаются при просеивании измельченных веществ через сита, имеющие диаметр отверстий в 2—3 раза превышающий диаметр зерен смешиваемых веществ. Для получения достаточно однородной смеси смешиваемые вещества следует просеять 3—4 раза.

Механическое смешивание. Механическое смешивание ингредиентов смеси можно проводить в ступках или в специальных смесителях, имеющих различную форму и конструкции.

При смешивании в ступке одновременно проводится и растирание, т. е. измельчение твердых материалов. Время от времени нужно счищать со стенок ступки слой смеси к центру и снова растирать до однородности.

Проводить смешивание можно в шаровых или стержневых мельницах, предварительно удалив из них шары или стержни, на фрикционных сголах и т. д. коленчатого смесителя.

Для смешивания твердых веществ очень удобно пользоваться лабораторным коленчатым смесителем (рис. 331). Он может быть любой емкости. Смеситель представляет собой металлическое колено. На месте изгиба находится разгрузочный люк, закрываемый пробкой или крышкой. Подлежащие смешиванию вещества вносят через открывающиеся концы трубки. После того как твердые вещества внесены, эти концы закрывают пробками или герметизирующими привинчивающимися крышками.

Лабораторный смеситель укреплен в станине на оси и приводится во вращение от электрического мотора или же вручную. Описанный смеситель дает возможность очень хорошо перемешивать твердые вещества.

Очень удобен куб-смеситель, действие которого основано на эффекте переворачивания в течение короткого времени вокруг оси, проходящей по диагонали куба. Это приводит к однородному гомогенному смешиванию, Куб-смеситеЛь (рис. 332) укреплен в станине с мотором, причем смеситель можно поворачивать в нескольких направлениях. Лабораторные образцы изготовляют или из плексигласа, или из нержавеющей стали. Емкость лабораторного смесителя — 3,2 л; смеситель рассчитан на загрузку от 0,5 до 1 кг твердого материала.

Рис. 331. Схема лабораторного смесителя

Рис. 332. Смеситель-куб.

Правила смешивания растворов в лаборатории

Смешивать растворы сейчас совершенно несложно, благодаря инновационным разработкам производителей специального оборудования и устройств. К ним можно отнести магнитную мешалку. С ее помощью быстро и качественно соединяются растворы, жидкости, пробы и так далее. Данный процесс происходит путем воздействия на вещества магнитного поля, которое заставляет их вращаться. О том, что представляет собой процесс смешивания растворов, пойдет речь далее.

Основные правила

Не секрет, что работа в лаборатории требует жесткого соблюдения санитарных норм. Все реактивы и посуда должны содержаться в чистоте. Пошагово процесс приготовления выглядит следующим образом:

• Взвешивание веществ. Это осуществляется с помощью специальных лабораторных приборов. Если работа осуществляется с нетоксичной и неагрессивной жидкостью, то ее можно отмерить емкостью со шкалой либо пипеткой. Взвешивание кислот и летучих жидкостей осуществляется в герметичных сосудах.
• Измельчение твердых веществ. Эта работа также проводится с помощью специальных приборов. Если нужна порошкообразная консистенция, то процесс происходит старым способом - в ступке.
• Процесс соединения веществ. Можно встряхивать суспензию вручную в закрытой колбе либо применить магнитную мешалку, о которой упоминалось выше. Это зависит от свойств соединяемых веществ. Следует помнить, что если работа осуществляется с сильными кислотами, то нужно переливать их в воду, но никак не наоборот.

Общие правила приготовления растворов

1. При приготовлении растворов следует соблюдать чистоту. 

2. Подлежащие растворению твердые вещества, особенно трудпорастворимые, рекомендуется измельчать, так как растворение крупных кристаллов и комков происходит очень медленно.

3. Некоторые вещества, будучи растертыми в тонкий порошок, имеют свойство плавать по поверхности воды, не смачиваясь. Перед растворением такие порошки следует растереть в ступке с небольшим количеством воды до образования однородной кашицы, которую затем смывают водой в стакан и далее растворяют как обычно. Иногда перед растворением смачивают порошок несколькими каплями спирта.

4. Применение для приготовления растворов горячей воды при точных работах не рекомендуется. Хотя нагревание и ускоряет процесс растворения, оно приводит к изменению концентрации за счет испарения и к неточностям в измерении объемов.

5. Если растворение происходит медленно, суспензию необходимо перемешивать с помощью механической мешалки или, лучше, взбалтывать в закрытой склянке или колбе на механическом встряхивателе.

6. Легко растворяющиеся твердые вещества и жидкости перемешивают вручную в закрытом сосуде (если не предвидится выделения газов или паров) путем встряхивания или многократного перевертывания сосуда; можно перемешивать их стеклянной лопаточкой в стакане.

7. При растворении сильных кислот, особенно серной и азотной, следует приливать кислоту в воду, но ни в коем случае не наоборот.

8. Следует помнить, что взвешивание жидких кислот, а также летучих жидкостей можно производить только в герметически закрывающихся сосудах. Чаще же нужные количества жидкостей отмеряют мерными цилиндрами или пипетками.

9. Растворение сухих щелочей в воде необходимо производить, добавляя щелочь в воду небольшими порциями и осторожно перемешивая. Если оставить гранулированную или чешуированную щелочь в сосуде с водой на некоторое время без перемешивания, гранулы слипнутся в единый комок, на растворение которого уйдет очень много времени, даже если перемешивание затем возобновить.

10. Концентрированные растворы едких щелочей не рекомендуется хранить; их готовят непосредственно перед употреблением. Если потребность в хранении все же возникает, используют бутыли из полиэтилена или покрывают стеклянные бутыли изнутри слоем парафина, поскольку концентрированные щелочи выщелачивают стекло. Для нанесения защитного слоя готовят 10—15%-ный раствор парафина в бензине и наливают его в бутыль в таком количестве, чтобы хватило для равномерного смачивания всей внутренней поверхности. Затем бутыль продувают воздухом до полного удаления паров бензина.

11. Если необходимо приготовить насыщенный раствор вещества, растворимость которого в воде неизвестна, вещество добавляют небольшими порциями, каждый раз добиваясь полного растворения, до тех пор, пока последняя порция уже не будет растворяться. Следует иметь в виду, что с повышением концентрации раствора скорость растворения падает. Поэтому быть уверенным, что состояние насыщения достигнуто, можно лишь в том случае, если количество твердого вещества не уменьшилось после по крайней мере получасового перемешивания раствора.

Рекомендуется также готовить насыщенный раствор в теплой воде, а затем охладить его до комнатной температуры. Некоторое количество растворенного вещества должно при этом выпасть в осадок. Исключение составляют очень немногие вещества (например, карбонат лития), растворимость которых в воде с повышением температуры уменьшается.

Хранят насыщенные растворы как правило с небольшим избытком нерастворившегося твердого вещества.

12. Подлежащие хранению растворы необходимо сразу после приготовления перелить в плотно закрывающиеся сосуды и снабдить этикетками с указанием названия и формулы растворенного вещества, концентрации раствора и даты его приготовления. Вместимость сосуда для хранения должна быть такой, чтобы раствор заполнял его почти доверху.