Kondensators (laboratorijas ierīce): definīcija un pielietojums
Kondensators ir ierīce, ko laboratorijā izmanto karstu gāzu atdzesēšanai par šķidrumiem. Parasti tā ir gara, apaļa stikla caurule ar ārējo apvalku (jaku), kurā plūst dzesējošais šķidrums. Caurulītes iekšpusē ir vēl viena, mazāka caurulīte — caur to plūst kondensējamais tvaiks, bet ārējā caurulē iet auksts ūdens vai cits dzesētājs. Ūdeni parasti iepilda no apakšas un tas izplūst augšā (pretplūsma), tā nodrošinot efektīvāku siltuma apmaiņu un to, ka caurulīte vienmēr ir pilna ar ūdeni, lai dzesēšana notiktu ātri un vienmērīgi.
Darbības princips
Kondensators darbojas uz siltuma apmaiņas principa: karstie tvaiki, nonākot kontaktā ar aukstāku virsmu (iekšējo caurulīti), zaudē siltumu un pāriet no gāzveida uz šķidruma stāvokli. Aukstais dzesēšanas šķidrums ārējā jakā novāc atbrīvoto siltumu un tiek izvadīts ārā. Efektīvākai kondensācijai bieži izmanto pretplūsmas režīmu — dzesētājs plūst pretējam virzienam gāzu plūsmai.
Biežākie kondensatoru veidi
- Liebig kondensators — vienkārša taisna iekšējā caurule ar ārējo jakas apvalku; plaši izmantots destilācijai.
- Graham kondensators — iekšpusē spirāles veida caurule, kas palielina saskares laukumu, piemērots ātrākai kondensācijai.
- Allihn (vai bulb) kondensators — iekšējā daļa ar virsbumbuļiem, palielināts kondensācijas laukums, bieži lietots refluksā.
- Dimroth kondensators — ar iekšēju spirāli jakā, nodrošina ļoti labu dzesēšanu ar mazāku ūdens patēriņu.
Izmantošana laboratorijā
Kondensatorus plaši izmanto, piemēram, destilācijā, kad karstie tvaiki ir jāatdzesē līdz šķidrumam, lai tos varētu savākt. Tos izmanto arī refluksa procesā, kur tas nodrošina, ka izmantotais šķīdinātājs atgriežas reaktorā un neiztvaiko. Turklāt kondensatorus lieto arī aukstās kolekcijās (piem., kriogēniski vai konservējoši trauki), rotācijas tvaicēšanas iekārtās un kā aukstos trapus vakuuma sistēmās.
Praktiski padomi un drošība
- Vienmēr nostipriniet kondensatoru ar skavām pie statīva, lai izvairītos no nokrišanas un stikla lauskām.
- Pievienojiet ūdens pievadu apakšā un atplūdi augšā, lai nodrošinātu pretplūsmas dzesēšanu un novērstu gaisa iesprostojumu.
- Izmantojiet piemērotus šļūteņu skavas, lai novērstu noplūdes; pārbaudiet savienojumus pirms sildīšanas.
- Izvairieties no krasām temperatūras izmaiņām (termiskā šoka), kas var saplēst stiklu — uzsildīšanu/dzesēšanu veic pakāpeniski.
- Darbojoties ar gaistošām vai bīstamām vielām, strādājiet emalē (fume hood) un lietojiet acu aizsargus un cimdus.
- Nelietojiet bojātu stiklu — plaisas vai matēti savienojumi samazina drošību un var izraisīt noplūdes.
Apkope un biežākie traucējumi
Regulāra kondensatora tīrīšana novērš aizsērēšanu — izmantojiet piemērotus šķīdinātājus vai mehāniskas metodes (mīkstus birstes) atkarībā no piesārņojuma. Ja kondensators nedziest pietiekami, pārbaudiet ūdens plūsmu, pieslēgumu hermētiskumu un to, vai nav gaisa spilvenu ārējā jakā. Ja dzesētājs ir aizsalis (piem., ar aukstu neatbilstošu šķīdumu), samaziniet šķīduma aukstumu vai izmantojiet cirkulējošu atdzišanas sistēmu ar temperatūras kontroli.
Kondensatori parasti ir izgatavoti no borosilikāta stikla, kas iztur augstas temperatūras un ķīmisku iedarbību, bet tiem jāuztur pareiza apkope un droša lietošana. Metāla vai specializēti dzesētāji tiek izmantoti, ja nepieciešamas īpašas mehāniskas īpašības vai augsta termiskā vadītspēja.
Ar šiem pamatprincipiem un piesardzības pasākumiem kondensators ir droša un efektīva ierīce, kas būtiski atvieglo daudzas laboratorijas procedūras — no vienkāršas destilācijas līdz sarežģītām organiskās sintēzes refluksa operācijām.
Kondensators, ko izmanto atplūdes procesā
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir kondensatora aparāts?
A: Kondensatora aparāts ir laboratorijas ierīce, ko izmanto karstu gāzu atdzesēšanai šķidrumos.
J: Kā darbojas kondensators?
A: Kondensators darbojas tā, ka karstā gāze iet caur mazāku caurulīti garas, apaļas stikla caurules iekšpusē, bet auksts ūdens iet ap ārējo cauruli, kas atdzesē karsto gāzi, pārvēršot to šķidrumā.
J: Kāpēc ūdeni ievada kondensatorā?
A: Ūdens tiek ievietots kondensatorā, lai nodrošinātu ātru dzesēšanu un lai caurulīte vienmēr būtu pilna ar ūdeni.
J: Kāds ir kondensatora mērķis destilācijā?
A: Destilācijas kondensatora mērķis ir atdzesēt karstos tvaikus atpakaļ šķidrumā, lai tos varētu savākt.
J: Kāds ir kondensatora mērķis refluksa procesā?
A: Atpakaļplūsmas kondensatora mērķis ir novērst šķīdinātāja vārīšanos un izplūšanu.
J: Kāda veida caurule parasti ir kondensatoram?
A: Kondensatoram parasti ir gara, apaļa stikla caurule ar citu, mazāku cauruli tās iekšpusē.
J: Kur kondensatorā nonāk ūdens?
A: Ūdens ieplūst no krāna un virzās pa kondensatora ārējo cauruli, ieplūstot apakšā un izplūstot augšā.
