Kako izvajati reakcije pri nizkih temperaturah
Hladilne kopeli so ključna laboratorijska oprema za hlajenje in vzdrževanje nizkih temperatur med kemijskimi reakcijami. Nizkotemperaturne reakcije so lahko pomembne iz različnih razlogov. Najpogostejši razlogi so npr., da preprečimo nastanek neželenih stranskih produktov, upočasnimo (pre)hitre reakcije ali pa je nizka temperatura pogoj, da se reakcija sploh sproži.
Oglejmo si nekaj različnih hladilnih kopeli, ki se v kemiji uporabljajo za izvajanje nizkotemperaturnih reakcij.
Ledena kopel je ena najpogostejših in najpreprostejših hladilnih kopeli. Posodo napolnimo z ledom in vodo ter vanjo potopimo reakcijsko posodo. Ledene kopeli lahko vzdržujejo temperaturo med 0 in 5 °C, zato so uporabne za reakcije, ki zahtevajo temperaturo pod sobno temperaturo, vendar ne tako nizko kot druge hladilne kopeli. Če ledeni kopeli dodamo natrijev klorid, lahko dosežemo temperature do -20 °C.
Suhi led je trdni ogljikov dioksid, ki se zaradi lastne nizke temperature lahko uporablja kot hladilno sredstvo. Hladilno kopel dobimo, ko posodo napolnimo s suhim ledom in mu dodamo topilo, kot je npr. etanol, aceton ali metanol. Topilo hitro izhlapi in ohladi reakcijsko posodo. S suhim ledom lahko uporabimo različna topila in tako dobimo hladilne kopeli različnih temperatur. Najpogostejša je kombinacija suhega ledu in acetona, s katero lahko dosežemo temperaturo -78 °C.
Radleysove hladilne posode Cool-It, paralelne reakcijske postaje Cooled Carousel 6 in Cooled Carousel 12 lahko s suhim ledom in topilom dosežejo najnižjo temperaturo -85 °C. V spodnji tabeli si lahko ogledate nekaj njihovih primerov mešanic hladilnih kopeli:
| Hladilno sredstvo | Organsko topilo | Temperatura (°C) |
| Suhi led | benzil alkohol | -15 |
| Suhi led | 1,3-diklorobenzen | -25 |
| Suhi led | o-ksilen | -29 |
| Suhi led | 3-heptanon | -38 |
| Suhi led | acetonitril | -42 |
| Suhi led | piridin | -42 |
| Suhi led | cikloheksanon | -46 |
| Suhi led | n-oktan | -56 |
| Suhi led | diizopropil eter | -60 |
| Suhi led | kloroform | -61 |
| Suhi led | etanol | -72 |
| Suhi led | izopropranol | -77 |
| Suhi led | aceton | -78 |
| Suhi led | propilamin | -83 |
Kadar so potrebne zelo nizke temperature, se priporoča hladilna kopel s tekočim dušikom. Temperatura kopeli s čistim tekočim dušikom bi imela temperaturo -196 °C, vendar bi zelo hitro uparela, zato se tudi v tem primeru priporoča mešanje z organskimi topili. Tekoči dušik v kombinaciji z različnimi topili omogoča, da dosežemo različne temperature hladilne kopeli.
Če povzamemo … Hladilne kopeli so glavno orodje za izvajanje reakcij pri nizkih temperaturah. Vrsto hladilne kopeli izberemo na osnovi želenega temperaturnega območja in specifičnih zahtev reakcije. Z izbiro ustrezne hladilne kopeli pa dosežemo učinkovitejše in bolj kontrolirane reakcije.
Celoten članek
Če vam izvajanje reakcij pri nizkih temperaturah predstavlja pogost izziv, vas vabimo k ogledu Radleysovega webinarja, ki vam bo razkril teoretične vidike in orodja ter vrsto koristnih nasvetov za boljšo učinkovitost hlajenih reakcij.