Главная › Сосуды › Переливание жидкости из одного сосуда в несколько других
МБОУ «Большеберезниковская средняя общеобразовательная школа» Большеберезниковского муниципального района
IV – ая районная научно – практическая конференция исследовательских работ учащихся
«Историко-культурное и природное наследие родного края»
Блок 2. Проектная деятельность.
Номинация «Юный математик»
Тема работы
«Задачи на переливание»
Подготовила
Губанищева Нина Александровна,
ученица 6 класса МБОУ «Починковская ООШ» Большеберезниковского муниципального района Республики Мордовия
431756 Республика Мордовия, Большеберезниковский район, село Починки, улица Ленинская, дом 6
Домашний адрес: 431756 Республика Мордовия, Большеберезниковский район, с. Починки, улица Московская, дом 36 Контактный телефон 89876904538
Руководитель:
Александрова Ирина Михайловна, учитель математики Адрес места работы: Республика Мордовия, Большеберезниковский муниципальный район, с. Починки, ул. Ленинская, дом 6 тел. 89876904538
село Починки, 2016 год
Содержание
1. Введение…………………………………………………………….. 3
2. Немного истории…………………………………………………… 4
3. Типы задач на переливание, алгоритм их решения……………… 5
4. Примеры задач на переливание, где участвуют два сосуда, воду наливают из водопроводного крана (реки), лишнюю воду выливают… 7
5. Примеры задач, в которых три сосуда и воду выливать нельзя… 9
6. Заключение ………………………………………………………… 11
7. Литература…………………………………………………………. 12
Введение
Практически ни один классический сборник, связанный с играми и развлечениями, не обходится без задач о переливании жидкостей из сосуда в сосуд. Задачи на переливание – это задачи, в которых с помощью сосудов известных емкостей требуется отмерить некоторое количество жидкости. Простейший прием решения задач этого класса состоит в переборе возможных вариантов. Понятно, что такой метод решения не совсем удачный, в нем трудно выделить какой-либо общий подход к решению других подобных задач. Более систематический подход к решению задач “на переливание” заключается в использовании отдельных таблиц, в которые заносят количество жидкости в каждом из имеющихся сосудов. Задачи на переливание относят к логическим задачам, решение которых не только очень увлекательный, но и полезный способ времяпрепровождения, как для школьников, так и для взрослых.
Цель моего проекта – реализация проектного замысла: изучение видов логических задач на переливание, алгоритмов их решения и применение их на уроках математики, внеурочных занятиях и на практике.
Задачи проекта – изучить историю происхождения задач на переливание; рассмотреть типы задач на переливание, алгоритмы их решения;
Результат проекта – заранее продуманный проектный продукт: решение практических задач.
Актуальность и выбор темы связаны со следующим фактором: я люблю математику, активно участвую в различных дистанционных олимпиадах по данному предмету и заметила, что часто встречаются подобные задачи. Очень многие факты в математике, часто предлагаются в математических олимпиадах, но в школьной программе не изучаются. Актуальность работы состоит в том, что задачи имеют практический характер. Задачи развивают логическое мышление, заставляют задумываться, подходить к решению какой либо проблемы с разных сторон, выбирать из множества способов решения наиболее простой, легкий путь.
Немного истории
Непросто определить, в каком старинном трактате впервые появились задачи на переливание жидкостей. Пожалуй, самая известная из них опубликована более семи веков назад. Познакомимся с ней. В одном средневековом сочинении, восходящим к середине 13-го столетия, предлагается такого рода задача: «Господин послал своего слугу в ближайший город купить 8 мер вина. Когда слуга, выполнив поручение, собирался домой, ему повстречался другой слуга, которого господин тоже послал за вином. «Сколько у тебя вина?» – спрашивает второй слуга. «8 мер», – отвечает тот. «Мне тоже нужно купить вина». «Ты уже ничего не получишь, так как в городе больше вина нет», – заявляет первый. Тогда второй слуга просит его поделиться с ним вином и показывает ему имеющиеся при нём два сосуда, один в 5, другой в 3 меры. Как произвести делёж при помощи этих трёх сосудов? (т. е. у каждого из слуг должно получиться ровно по 4 меры вина)».
Одной из самых известных задач подобного рода является задача Симеона Дени Пуассона (1781 – 1840), знаменитого французского математика и физика. Именно с решением одной из сложных задач о переливаниях, связывают раскрытие математических способностей выдающегося французского математика С. Д. Пуассона. Говорят, что эта задача сыграла решающую роль в выборе профессии. Однажды, знакомый принес юному Пуассону несколько задач на переливание, разного уровня сложности. Пуассон решил их менее чем за час, и определил выбор своей будущей профессии – математик.
Типы задач на переливание, алгоритмы их решения
Все задачи на переливание можно представить двумя типами:
«Водолей» – задачи, в которых необходимо получить некоторое количество жидкости с помощью нескольких пустых емкостей из бесконечного источника, из которого можно наливать жидкость, и в который ее можно выливать.
«Переливашка» – задачи, в которых необходимо разделить жидкость в большей емкости с помощью нескольких меньших по объему емкостей, жидкость можно только переливать из одной емкости в другую.
Первый тип задач кажется полегче, второй – сложнее.
В задачах на переливание разрешены следующие операции:
заполнение жидкостью одного сосуда до краев;
переливание жидкости в другой сосуд или выливание жидкости;
При решении таких задач необходимо учитывать следующие замечания:
разрешается наливать в сосуд ровно столько жидкости, сколько в нем помещается;
разрешается переливать всю жидкость из одного сосуда в другой, если она в него вся помещается;
разрешается отливать из одного сосуда в другой столько жидкости, сколько необходимо, чтобы второй сосуд стал полным.
Каждую задачу на переливание таким методом можно решать двумя способами:
а) начать переливания с большего сосуда;
б) начать переливания с меньшего сосуда.
Какой из способов более рационален (т.е. каким способом мы быстрее получим нужное количество жидкости) зависит от условий задачи. Изначально это определить нельзя.
При решении задач первого типа («Водолей») можно использовать такой алгоритм:
Наполнить большую емкость жидкостью из бесконечного источника.
Перелить из большей емкости в меньшую емкость.
Вылить жидкость из меньшей емкости.
Повторить действия 1-3 до тех пор, пока не будет получено обозначенное в условии задачи количество жидкости.
При решении задач второго типа («Переливашка») можно использовать следующий алгоритм:
Из большей емкости наполнить емкость промежуточного объема.
Перелить жидкость из промежуточной емкости в самую маленькую емкость.
Перелить жидкость из самой маленькой емкости в большую емкость.
Повторять действия 2-3 до тех пор, пока емкость промежуточного объема не станет пустой.
Если емкость промежуточного объема опустела, то повторить действия 1-5 до тех пор, пока не будет получено обозначенное в условии задачи количество жидкости.
Примеры задач на переливание, где участвуют два сосуда, воду наливают из водопроводного крана (реки), лишнюю воду выливают
1. Как, имея два ведра: емкостью 5 и 9 литров, набрать из реки ровно 3 литра воды?
Решение:
1шаг – набираем 9л и переливаем в 5литровую, остается 4л
2шаг – 5литровую выливаем и переливаем туда эти 4л
3 шаг – теперь снова набираем 9л и доливаем из нее в 5литровую, тогда останется 8л
4 шаг – 5литровую выливаем и отливаем 5л от 8л, останется 3л
Задача решена. В 9-литровом сосуде получили ровно 3л.
2. Как с помощью 2-литровой и 5-литровой банок отмерить ровно 1 литр?
Решение:
Задача решена. В 5-литровом сосуде получили ровно 1л.
3. Есть два кувшина емкостью 5 л и 9 л. Нужно набрать из источника 7 л воды, если можно пользоваться только кувшинами.
а) Решим задачу, наполнив первым действием 5-литровый кувшин.
б) Решим задачу иначе. Наполним первым действием 9-литровый кувшин.
Задача решена. В 9-литровом кувшине получили ровно 7л.
4. Для разведения картофельного пюре быстрого приготовления “Зеленый великан” требуется 1 л воды. Как, имея два сосуда емкостью 5 и 9 литров, налить 1 литр воды из водопроводного крана?
Решение:
Задача решена. В 5-литровом сосуде получили ровно 1л.
5. Для марш-броска по пустыне путешественнику необходимо иметь 4 литра воды. Больше он взять не может. На базе, где имеется источник воды, выдают только 5-литровые фляги, а также имеются 3-литровые банки. Как с помощью одной фляги и одной банки набрать 4 литра во флягу?Решение:
Задача решена. Во фляге получили ровно 4л.
6. Имеются два сосуда вместимостью 3л и 5л. Как с помощью этих сосудов налить из водопроводного крана 4 л воды?
Решение:
Задача решена. В 5-литровом сосуде останется ровно 4л.
7. Имеются два сосуда вместимостью 8л и 5л. Как с помощью этих сосудов налить из водопроводного крана 7л воды?
Решение:
Задача решена. В 8-литровом сосуде получили ровно 7л.
8. Как, имея два ведра емкостью 4л и 9л, налить из водопроводного крана 6л воды?
Решение:
Задача решена. В 9-литровом ведре останется ровно 6л.
9. Как, имея лишь два сосуда вместимостью 5л и 7л, налить из водопроводного крана 6л воды?
Решение:
Задача решена. В 7-литровом сосуде останется ровно 6л.
10. Имеются два сосуда вместимостью 17л и 5л. Как с помощью этих сосудов налить из водопроводного крана 13л воды?
Решение:
17л
5
5
10
10
15
15
17
3
3
8
8
13
5 л
5
5
5
5
3
3
5
5
Задача решена. В 17-литровом сосуде останется ровно 13л.
Примеры задач, в которых три сосуда и воду выливать нельзя
В задачах такого типа, воду берут не из водопроводного крана, она уже есть в каком-то сосуде, например, в самом большом. А маленькими ёмкостями мы будем переливать воду. Выливать воду нельзя. Если необходимо освободить сосуд, то лишнюю воду выливают в другой сосуд. Обычно больший сосуд – это хранилище, откуда берут воду и в него сливают лишнюю. Таблица может быть составлена на три сосуда, а можно обойтись и таблицей на два сосуда.
1. Бидон ёмкостью 10 л наполнен молоком. Требуется перелить из этого бидона 5 л в семилитровый бидон, используя при этом ещё один бидон, вмещающий 3 л. Как это сделать?
Первый способ решения этой задачи.
Запись решения отражает только два сосуда. В решении покажем только два бидона 7л и 3 л. Выливать молоко будем обратно в 10-литровый бидон.
1 действие. Из 10-литрового бидона нальем 3-литровый бидон.
Запись решения отражает все три сосуда. В решении покажем как изменялось количество молока во всех трех бидонах. Т.е. добавляем еще строку выше для 10-литрового бидона, чтобы следить за количеством молока в нем. Это не сложно: надо следить за тем, чтобы общее количество молока все время было 10 литров.
1 действие. Из 10-литрового бидона нальем 3-литровый бидон.
10л
7
7
4
4
1
1
8
8
5
5
7л
3
3
6
6
7
2
2
5
3л
3
3
3
2
2
3
Второй способ решения этой задачи.
Можно начать с заполнения 7-литрового бидона. Решение получилось короче на два переливания.
10л
10 л
3
3
6
6
9
9
2
2
7л
7 л
7
4
4
1
1
7
5
3л
3 л
3
3
1
1
3
2. Двое должны разделить поровну 8 вёдер кваса, находящегося в большом бочонке. Но у них есть ещё только два пустых бочонка, в один из которых входит 5 вёдер, а в другой – 3 ведра. Спрашивается, как они могут разделить этот квас, пользуясь только этими тремя бочонками?
Решение:
Разделить квас пополам, т.е. надо получить 4 ведра. Начнем с заполнения 3-ведерного бочонка. Из 8-ведерного будем наполнять бочонки и сливать туда квас, когда нам надо будет освободить сосуд.
8-вед
5
5
2
2
7
7
4
4
5-вед
3
3
5
1
1
4
3х-вед
3
3
1
1
3
Задача решена. В 5-ведерном бочонке получилось 4 ведра кваса.
Еще 4 ведра в 8-ведерном бочонке. 3. В первый сосуд входит 8 л и он наполнен водой. Имеются еще два пустых сосуда ёмкостью 5л и 3л. Как с помощью этих сосудов отмерить ровно 1 л?
Решение:
8л
8
3
3
5
5
2
2
5л
5
2
3
3
5
3л
3
3
3
1
Задача решена. В 3-литровом сосуде получился 1 л воды.
4. В первый сосуд входит 12 л и он наполнен водой. Имеются еще два пустых сосуда ёмкостью 5л и 8л. Как разделить воду на две равные части?
Решение:
12л
12
4
4
9
9
1
1
6
8л
8
3
3
8
6
6
5л
5
3
3
5
Задача решена. Воду разделили на две равные части.
Заключение
В век новых информационных технологий мы много времени тратим на бессмысленные игры на компьютере. А не лучше ли заняться решением разного типа логических задач, решения которых не требуют сложных математических вычислений?
Ведь задачи на логику развивают в человеке догадливость, сообразительность и интеллект. А мышление – высшая ступень познания человеком действительности.
Логические или нечисловые задачи составляют обширный класс нестандартных задач. К классу логических задач относятся и задачи на переливания. Задачи на переливание – это не привычные всем со школы математические задачи.
В данной работе я рассмотрела виды задач на переливание, алгоритмы их решения, привела решение некоторых из них. Я решала задачи самостоятельно. Процесс решения задач на переливание был очень увлекательным, крайне полезным способом времяпрепровождения и хорошим способом развития моих умственных способностей.
Литература
Ф.Ф.Нагибин, Е.С.Канин. Математическая шкатулка М.: Просвещение, 1988
Я.И.Перельман. Занимательная геометрия М.: ГИФМЛ, 1959
Е.П.Коляда. Развитие логического и алгоритмического мышления учащихся //Информатика и образование. 1996. N1.
И.Ф.Шарыгин. Математический винегрет М., АГЕНТСТВО “ОРИОН”, 1991
Источник
Проследить за всеми новостями мы не можем, так как новости берутся из открытых источников. Если вы считаете, что новость нарушает ваши права на авторство или дизайн, то обратитесь к администрации данного ресурса.
Инженер по охране труда – престижная профессия
Переливание жидкостей.
Простейший случай переливания жидкости из од , ного сосуда Шленка в другой изображен на рис. 62, а. После соединения двух сосудов в противотоке инертного газа с одного из боковых отводов снимают шланг, освобождая выход для газа. Полное или частичное переливание жидкости осуществляют наклоном системы. Если оба сосуда Шленка имеют прямые горла (рис. 62,6), пользуются изогнутой насадкой. В этом случае выливания жидкости можно добиться не только наклоном системы, Но и поворотом опорожняемого сосуда вокруг оси шлифа наполняемого сосуда. Такой способ опорожнения наиболее приемлем, например, при расфасовке жидкости в ампулы, как это показано на рис. 63. Сборка системы производится следующим образом. Вначале соединяют ампулы, паук и алонж, закрывают горло алонжа пробкой и после вакуумирования заполняют систему инертным газом через кран алонжа. Затем открывают ,горло алонжа, присоединяют изогнутую насадку и в противотоке газа – сосуд, ШлеНка с жидкостью, после чего быстро снимают подвод инертного газа с его боковой трубки. После расфасовки жидкости по ампулам их отпаивают, не прекращая тока инертного газа.
В некоторых случаях определенные преимущества имеют способы переливания жидкостей под действием разности давлений инертного газа. На рис. 64 изображено простейшее устройство для заполнения ампул или других сосудов жидкостью с использованием разрежения. Сосуд Шленка в данном случае открыт; газ, свободно выходящий из горла, препятствует проникновению воздуха. Жидкость поступает в ампулу по толстостенной капиллярной трубке с диаметром канала около 1 мм под действием строго дозированного разрежения. Для этой цели можно использовать и постоянный источник незначительного разрежения, например водоструйный насос при слабом токе воды, однако удобнее и безопаснее создавать разрежение с помощью медицинского шприца объемом 20 мл (рис. 65). Трехходовый кран (рис. 65, а) или два простых крана (рис. 65, б) позволяют чередовать разрежение с подачей в систему инертного газа. Замену ампул производят в следующем порядке. После заполнения ампулы жидкость из трубки вытесняют обратно в сосуд током инертного газа. Далее отпаивают ампулу и, несколько увеличив ток инертного газа, заменяют ее пустой, которую предварительно продувают аргоном с помощью иглы от медицинского шприца.
Использование гибких тефлоновых или полиэтиленовых шлангов дает экспериментатору значительно большую свободу в конструировании удобных приспособлений. В качестве примера на рис. 66 изображено одно из возможных приспособлений для заполнения ампул или других сосудов жидкостью под действием избыточного давления инертного газа или разрежения. Римскими цифрами на рисунке показаны стадии соединения частей прибора. После удаления воздуха из ампулы и насадки выполняется соединение / и током инертного газа производится вытеснение воздуха из системы трубок (конец трубки при этом, разумеется, должен находиться вне сосуда Шленка). После введения трубки в сосуд Шленка и соединения шлифов // перекрываются оба крана. Дозированный впуск инертного газа в сосуд Шленка для вытеснения определенного объема жидкости удобно производить с помощью приспособления со шприцем, как показано на рис. 65. Возникающее при этом избы.
Фильтрование.
Требуется лишь небольшая доля фантазии, чтобы на основе описанных выше приспособлений сконструировать удобные приборы для выполнения самых разнообразных операций в анаэробных условиях с твердыми, жидкими и газообразными веществами. Ниже приведено несколько примеров техники проведения фильтрования- одной из наиболее распространенных операций в лабораторной практике.
На рис. 69 изображено приспособление для разделения твердой и жидкой фаз путем декантации или с использованием обратного фильтра. При;сравнении его с прибором для заполнения ампул жидкостью (рис. 66) видно, что принципы их действия аналогичны.
Чаще для фильтрования в атмосфере инертного газа используют специальные воронки с пористой стеклянной перегородкой (см. например, поз. 2 на рис. 70). Следует строго следить, чтобы размер пор фильтрующей перегородки соответствовал размеру частиц осадка: в случае забивания пор фильтра осадком исправить ошибку при работе в анаэробных, условиях бывает очень трудно.
При фильтровании в атмосфере инертного газа не стоит упускать преимуществ, предоставляемых аппаратурой, а именно возможностью фильтрования не только под действием разрежения под фильтром, но и при небольшом избыточном давлении над фильтрующей перегородкой. Если фильтр подобран правильно и осадок не склонен к слипанию, избыточного давления в 40-100 мм рт. ст. уже вполне достаточно для достижения практически приемлемой скорости фильтрования. К фильтрованию поД давлением приходится прибегать при работе с летучими жидкостями или горячими суспензиями. Избыточное давление над фильтром создается с помощью маностата. Перед фильтрованием следует убедиться в надежности уплотнения шлифов, которые будут находиться под давлением.
Если количество подлежащей фильтрованию суспензии не превышает полезного объема воронки, можно воспользоваться приспособлением для фильтрования, предусматривающим перенесение жидкости с осадком на фильтр в один прием (рис. 70). Собрав прибор, осадок взмучивают, плавными круговыми движениями всей конструкции, после чего ее переворачивают на 180°. При необходимости механического воздействия на осадок, после фильтрации, например его уплотнения и отжимания на фильтре, в фильтровальную воронку можно ввести расплющенную палочку или другой инструмент, как показано на рис, 70, е.
Проблема промывки осадка на фильтре решается с помощью различных приспособлений. Один из способов заключается в подаче жидкости на фильтр с помощью гибкой, например фторопластовой, трубки, которую пропускают через открытый боковой кран воронки, как показано на рис. 71.
Приспособление, изображенное на рис. 72, позволяет кроме сосуда с суспензией подсоединить и емкость с растворителем. Фильтруемая суспензия и промывная жидкость могут подаваться на фильтр небольшими: порциями путем поворота соответствующих сосудов. Изображенная на этом рисунке воронка дает возможность проводить фильтрование при тер мостатировании. Горячая вода или, при необходимости, охлаждающая жидкость подаются в рубашку воронки. Промывная жидкость может быть нагрета или, наоборот, охлаждена непосредственно в сосуде Шленка.
Промывку осадка на фильтре можно осуществлять и с помощью капельной воронки. Рекомендуемые для работы в анаэробных условиях конструкции воронок показаны на рис. 73. Воронки типов 73, б и в позволяют избежать контакта промывной жидкости со смазкой [14].
На рис. 74 в качестве примера приведен прибор, в котором перенос осадка на фильтр осуществляется в один прием, а промывание осадка – порциями из капельной воронки. Сборку прибора производят в горизонтальном положении; для перенесения суспензии на фильтр всю конструкцию поворачивают на 90а вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка.
Перед выгрузкой отфильтрованного вещества его необходимо высушить. Сушку с использованием вакуума можно применять только в том случае, если есть твердая уверенность в герметичности всех шлифованных соединений: они не должны пропустить даже небольшого количества воздуха за все время сушки. Для связывания паров жидкости при сушке в вакууме к воронке с веществом подсоединяют сосуд ствердым осушителем (рис. 75), из которого предварительно тщательно удаляют кислород путем вакуумирования при нагревании.
Большую надежность обеспечивает сушка вещества на фильтре в токе инертного газа. Газ может подаваться как сверху – через отводную трубку воронки, так и снизу. С целью ускорения сушки инертный газ может быть подогрет. Если для фильтрования использовалась термостатируемая воронка (см. рис. 72), в процессе сушки в рубашку подают теплую воду.
Проведение химических реакций.
В практике химических лабораторий реально применяется множество самых разнообразных приборов для проведения химических реакций в анаэробных условиях, что связано с разнообразием экспериментальных задач и требований к чистоте эксперимента. Не последнюю роль в выборе аппаратуры играет индивидуальный «почерк» исследователя, его фантазия, а также реальные возможности для ее воплощения. Строгая систематизация приборов такого рода вряд ли возможна в книге, не посвященной исключительно технике анаэробного эксперимента. Поэтому ниже рассмотрены лишь некоторые наиболее универсальные приборы.
При конструировании аппаратуры для проведения реакций приходится сталкиваться с. такими проблемами, как необходимость добавлять в ходе реакции жидкие, порошкообразные, газообразные компоненты: необходимость разделять продукты реакции путем фильтрования, экстрагирования или разгонки при сохранении анаэробных условии и т. п. Часто реакции приходится проводить при охлаждении или, наоборот, при кипении растворителя; для проведения гетерогенных процессов требуется перемешивание. Многие из этих проблем удается решить, модифицируя описанную выше аппаратуру.
Проведение гетерогенных процессов. На рис. 76 показан один из удобных приборов для проведения химических реакций, кристаллизации, последующего фильтрования кристаллического продукта, егс сушки, расфасовки и других операций. Через горло / загружается сйачала порошкообразный, затем жидкий компонент. При этом наклон прибора должен обеспечивать их попадание в аппендикс 2, где затем происходит взаимодействие компонентов. При необходимости через горло 3 вводится мешалка с пришлифованным стержнем; нагрев реакционной массы осуществляется с помощью жидкостной бани. После окончания реакции поворотом прибора на 90° суспензия переносится на фильтр. После фильтрации через горло / можно ввести дополнительное количество жидкости, обмыть ею аппендикс и затем перелить на фильтр для промывки осадка. Высушенный осадок выгружается через горло 3 с помощью лопатки.
Перемешивание рекционной массы в анаэробных условиях удобнее всего осуществлять с помощью магнитных мешалок. Если сферическое дно реакционного сосуда не позволяет использовать обычный заплавленный в стекло железный стерженек, можно рекомендовать магнитную мешалку на стеклянной оси (рис. 77 и 78). В последнем случае магнитный привод расположен в верхней части прибора, что во многих случаях гораздо удобнее. Мешалки такого типа обычно работают при условии тщательного изготовления.
Мешалка с пришлифованным стержнем (см. рис. 98) может быть использована при небольшом избыточном давлении инертного газа в приборе. Однако цилиндрический шлиф не обеспечивает герметичности при необходимости создания разрежения в реакционной колбе.
Наконец, самый простой способ введения мешалки – через достаточно длинную направляющую трубку, в постоянном токе инертного газа (рис. 79). На оси мешалки полезно закрепить 2-3 тефлоновых колечка, предотвращающих трение оси о направляющую трубку.
Прибавление твердых и жидких компонентов в реакционную смесь проводят с помощью описанных выше приспособлений. В качестве примера на рис. 80 изображены приспособления для одновременного постепенного введения в реакцию сыпучего и жидкого компонентов. Взаимное расположение сосуда Шленка с твердым веществом и капельной воронки должно обеспечивать эффективный смыв порошка каплями жидкости.
Некоторые трудности возникают при необходимости добавления сыпучего вещества к реакционной массе при кипении растворителя: пары жидкости могут вызвать слипание порошка. В приспособлении, изображенном на рис. 81, ток инертного газа проходит по трубке для ссыпания порошка и предохраняет его от слипания. Конденсат из холодильника смывает порошок в реакционный сосуд.
Вскрывание ампул.
Выше рассмотрены некоторые приспособления для заполнения ампул жидкостями и порошками в токе инертного газа. Техника вскрывания ампул, содержащих чувствительные к воздуху вещества, требует от экспериментатора определенных навыков в обращении со стеклом: неловкость здесь особенно нежелательна, так как с большой долей вероятности приводит к аварии. Применение даже незначительных физических усилий для вскрывания горла ампулы недопустимо. Если при резке стеклянных трубок достаточно на место разлома нанести царапину алмазом или напильником, то при вскрывании ампул это лишь первый этап – далее следует добиться образования в стекле горизонтальной трещины,хотя бы с помощью нагретой нихромовой проволоки.
На рис. 82. изображено удобное приспособление для вскрытия ампул в токе аргона с последующим перенесением содержимого в реакционный сосуд. Кончик ампулы с нанесенной заранее трещиной обламывают внутри приспособления стеклянной палочкой или крючком из стальной проволоки, которые вводят через специальный отвод. Разумеется, второй выход для газа в это время должен быть закрыт.
Особо реакционноспособные вещества целесообразно запаивать в специальные двухгорлые ампулы (рис. 83), техника вскрытия которых проста и безопасна. После нанесения напильником надпила на боковом отводе на него глубоко надевают резиновую, лучше полувакуумную трубку с проволочным хомутиком на конце; по трубке подается слабый ток инертного газа. Внутренний диаметр трубки должен быть чуть больше диаметра отвода. После закрепления резиновой трубки отвод осторожно ломают внутри нее. Центральное горло ампулы вскрывают обычным образом при небольшом внутреннем Избыточном давлении инертного газа.
В некоторых случаях, когда В реактор необходимо в один прием ввести небольшое количество, пирофор • ного вещества, его вносят в реакционную массу в небольшой тонкостенной ампуле, которую разбивают , с помощью специальных приспособлений. При таком методе полностью исключается возможность случайного контакта активного вещества с воздухом, кроме того, дозирование осуществляется с точностью, недостижимой при других способах добавления:
Проведение реакций под аргоновой защитой в уменьшенных масштабах
Видимо, здесь нет нужды доказывать очевидную истину: чем меньшее количество опасного вещества находится в работе, Тем меньшему риску подвергается экспериментатор. Техника работы с малыми количествами веществ достаточно подробно разработана в лабораторной практике. Многие из микро и полумикроприборов могут быть использованы и для работы в инертной атмосфере. Здесь предложена .лишь одна модификация «реактора» для проведения процессов с участием 3-15 мл растворов аэро и гидрофобных веществ (рис. 84). Удивительно, что часто простейшие приспособления позволяют решать экспериментальные задачи не менее эффективно, чем хитроумные приборы.
В данном случае «реактор» представляет собой пеницилиновый флакон на 10 или 25 мл. С помощью двух игл для подкожных инъекций, воткнутых в резиновую пробку, в реакторе создается защитная атмосфера. Перемешивание осуществляется магнитной мешалкой, добавление жидкого, реагента – медицинским шприцем. С помощью того же или другого шприца после окончания реакции отсасывается реакционная масса. При необходимости шприцем же можно вполне удовлетворительно произвести разделение расслоившихся жидкостей. Если в иглу вставить не слишком плотный тампончик из стекловаты, при засасывании жидкость отфильтруется из мути. Чтобы во время работы не произошла разгерметизация реактора, пробка должна быть надежно закреплена.
Теги: Переливание, жидкостей, Переливание жидкостей, Проведение химических реакций.
