Melhor método
Através da experimentação, foi determinado que o melhor método para extrair o MeNH2 da solução aquosa é aumentar a temperatura da solução enquanto se agita. O gás é produzido imediatamente após a agitação à temperatura e pressão normais e a solução começa a ferver a 60 ºC. Podem obter-se quantidades abundantes de MeNH2(g) aumentando gradualmente a temperatura da solução entre 60 ºC e 80 ºC à pressão normal. Um condensador de refluxo e um tubo de lavagem de gás cheio de MgSO4 anidro para pré-secagem do gás e um crivo molecular 3A para a secagem final são suficientes para remover qualquer vapor de água. (Nota : a utilização de NaOH para secar o gás não é recomendada pela seguinte razão: O NaOH formará um bolo húmido e duro na interface vapor/NaOH. Este bolo fino acabará por impedir o fluxo de gás, aumentando a pressão da linha e provocando o rebentamento ou a explosão de uma junta - a fuga de fumos tóxicos e nocivos de MeNH2 tornará rapidamente o local de trabalho inabitável. Isto é um facto baseado na experiência e não em especulações, por isso evite a sugestão publicada de utilizar NaOH para secar o gás MeNH2: essa sugestão não tem fundamento e, embora uma pessoa possa "sobreviver" a curto prazo, a longo prazo acabará por conduzir a uma catástrofe).
À medida que a temperatura da solução aumenta para 80 ºC, observa-se a condensação de vapor de água na metade inferior do condensador de refluxo. Após algum tempo à mesma temperatura, a produção de MeNH2(g) começa a diminuir. Nesta altura, a solução parcialmente gasta é deixada arrefecer e é bombeada para fora do balão do reator (uma bomba peristáltica é ideal) e para um garrafão de plástico (HDPE) para tratamento posterior para recuperar o MeNH2 restante. O reator é recarregado com uma solução fresca a 40 % e a agitação e o aquecimento são aplicados, como acima, até que a temperatura atinja 80 ºC e a produção de gás diminua, após o que esta solução parcialmente gasta é adicionada ao conteúdo do garrafão e o reator é recarregado. Deste modo, é possível processar uma quantidade substancial de solução a 40 %, sem ter de desmontar o aparelho de gás, nem expor a zona de trabalho aos fumos de MeNH2, nem ficar com qualquer resíduo sólido no balão de ebulição.
A solução parcialmente gasta pode então ser tratada novamente para obter praticamente 100% do MeNH2 restante. Isto é conseguido através da adição de ácido muriático de acordo com a reação MeNH2(aq) + HCl(aq) = MeNH2-HCl(aq). O reator deve ser mantido num banho de gelo durante a adição de ácido, uma vez que a adição de ácido gera um calor substancial. Após a neutralização, a solução de MeNH2-HCl é levada à ebulição, a água e qualquer vapor de MeNH2 são recuperados por condensação e o MeNH2-HCl seco pode então ser reagido com uma solução saturada de NaOH para gerar MeNH2(g) de acordo com a reação:
Através da experimentação, foi determinado que o melhor método para extrair o MeNH2 da solução aquosa é aumentar a temperatura da solução enquanto se agita. O gás é produzido imediatamente após a agitação à temperatura e pressão normais e a solução começa a ferver a 60 ºC. Podem obter-se quantidades abundantes de MeNH2(g) aumentando gradualmente a temperatura da solução entre 60 ºC e 80 ºC à pressão normal. Um condensador de refluxo e um tubo de lavagem de gás cheio de MgSO4 anidro para pré-secagem do gás e um crivo molecular 3A para a secagem final são suficientes para remover qualquer vapor de água. (Nota : a utilização de NaOH para secar o gás não é recomendada pela seguinte razão: O NaOH formará um bolo húmido e duro na interface vapor/NaOH. Este bolo fino acabará por impedir o fluxo de gás, aumentando a pressão da linha e provocando o rebentamento ou a explosão de uma junta - a fuga de fumos tóxicos e nocivos de MeNH2 tornará rapidamente o local de trabalho inabitável. Isto é um facto baseado na experiência e não em especulações, por isso evite a sugestão publicada de utilizar NaOH para secar o gás MeNH2: essa sugestão não tem fundamento e, embora uma pessoa possa "sobreviver" a curto prazo, a longo prazo acabará por conduzir a uma catástrofe).
À medida que a temperatura da solução aumenta para 80 ºC, observa-se a condensação de vapor de água na metade inferior do condensador de refluxo. Após algum tempo à mesma temperatura, a produção de MeNH2(g) começa a diminuir. Nesta altura, a solução parcialmente gasta é deixada arrefecer e é bombeada para fora do balão do reator (uma bomba peristáltica é ideal) e para um garrafão de plástico (HDPE) para tratamento posterior para recuperar o MeNH2 restante. O reator é recarregado com uma solução fresca a 40 % e a agitação e o aquecimento são aplicados, como acima, até que a temperatura atinja 80 ºC e a produção de gás diminua, após o que esta solução parcialmente gasta é adicionada ao conteúdo do garrafão e o reator é recarregado. Deste modo, é possível processar uma quantidade substancial de solução a 40 %, sem ter de desmontar o aparelho de gás, nem expor a zona de trabalho aos fumos de MeNH2, nem ficar com qualquer resíduo sólido no balão de ebulição.
A solução parcialmente gasta pode então ser tratada novamente para obter praticamente 100% do MeNH2 restante. Isto é conseguido através da adição de ácido muriático de acordo com a reação MeNH2(aq) + HCl(aq) = MeNH2-HCl(aq). O reator deve ser mantido num banho de gelo durante a adição de ácido, uma vez que a adição de ácido gera um calor substancial. Após a neutralização, a solução de MeNH2-HCl é levada à ebulição, a água e qualquer vapor de MeNH2 são recuperados por condensação e o MeNH2-HCl seco pode então ser reagido com uma solução saturada de NaOH para gerar MeNH2(g) de acordo com a reação:
MeNH2-HCl(s) + NaOH(aq) = MeNH2 (g) + NaCl(aq)+ H2O
Há uma vantagem em ferver primeiro a maior parte do MeNH2(g), antes da adição de ácido, uma vez que se consome muito menos ácido e se produz muito menos sal de cloridrato, pelo que é necessário menos NaOH para converter o cloridrato em gás, etc., e menos confusão e incómodo em geral. De facto, uma pessoa poderia produzir todo o MeNH2 de que necessitasse através da simples agitação e ebulição da solução inicial a 40 %, descarregando e recarregando facilmente o reator e deixando para mais tarde a tarefa de reagir a solução gasta com ácido muriático.
Absorção de MeNH2 em MeOH
Presume-se que os membros que estão a ler este artigo compreendem que uma das razões para gerar gás MeNH2 é absorver esse gás em MeOH frio e agitado. Pesando o MeOH antes e depois da dissolução do gás, é possível calcular a quantidade de MeNH2 recuperado, o que é necessário para outras sínteses. Note-se que algumas pessoas sugeriram a utilização de um tubo de dispersão para absorver MeNH2(g) em MeOH. Este conselho não é justificado e não é sólido porque aumentará a pressão na linha do sistema, o que pode levar a uma catástrofe. Não siga essas sugestões - não utilize um tubo de dispersão. O MeNH2(g) é facilmente absorvido em MeOH frio. O p.b. do MeNH2 é -6 ºC, pelo que um banho de água salgada/gelo é suficiente para condensar os vapores. Além disso, o MeNH2(g) é absorvido pelo MeOH a praticamente qualquer temperatura, exceto a quente. A tubagem de polietileno de 1/2" de diâmetro externo da loja de ferragens sem qualquer tipo de dispositivo de dispersão na extremidade da tubagem é suficiente para este fim.
Controlo do "suck-back
A sucção ocorre quando a quantidade de gás produzida é insuficiente para compensar a quantidade de gás absorvida. Quando a produção de gás diminui, dá-se o "suck-back". O suck-back do MeOH com o gás MeNH2 pode ser rápido e violento. Um suck-back contínuo indica que é altura de substituir a solução gasta no reator por uma solução fresca a 40 %. O retorno é controlado por torneiras de fec ho para aliviar a pressão da linha. No entanto, deve ser instalado um coletor entre o tubo de secagem de gás e o recetor para os momentos inevitáveis em que o operador olha para o outro lado e uma solução valiosa de MeNH2/MeOH é sugada para o sistema. A armadilha deve ser maior do que o volume de MeOH no recetor, para que nada se perca e nada chegue ao reator. Se o MeOH for sugado de volta para o reator quente, onde a temperatura é superior ao p.b. do MeOH, a explosão de vidro resultante chamará a atenção de todos. Mas fique certo de que isso não é possível com a configuração descrita.
sifão e torneiras de paragem
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@G.Patton Desculpe a resposta longa, mas esta é uma pergunta em duas partes.
1. Isto significa apenas ferver uma solução de 40% de metilamina hcl aq (1000 ml de H2O + 400 g de metilamina hcl? Se for esse o caso, então talvez tenhas uma ideia da quantidade de metilamina hcl que ficaria na solução gasta? Estou apenas a tentar perceber qual a eficiência do processo.
Então, o aparelho seria algo como - 2L 2neck roundbottom com termómetro e condensador liebig de 50cm ligado ao tubo de secagem de gás e terminado com balão de secagem de peneira molecular, controlador de sucção e enxadas/tubo que vai para o watter? (Quero obter uma solução aq 40% para a síntese de 4mmc)
Além disso, a secagem da peneira molecular é necessária para fazer uma solução aq.
2. Se eu optar por uma solução aq. de NaOH, imagino o aparelho da seguinte forma: 2L 2neck rbf com funil de pressão equalizada num dos gargalos e condensador no outro gargalo, continuando com a parte de secagem e sucção, correto?
Talvez possa partilhar qual deve ser a proporção de metilamina hcl e de água no balão de reação, bem como a proporção de água de NaOH no funil de decantação?
Ficaria muito feliz por qualquer informação que me pudesse ajudar nesta parte do projeto. Simplesmente não tenho a opção de comprar com segurança uma solução a 40%.
1. Isto significa apenas ferver uma solução de 40% de metilamina hcl aq (1000 ml de H2O + 400 g de metilamina hcl? Se for esse o caso, então talvez tenhas uma ideia da quantidade de metilamina hcl que ficaria na solução gasta? Estou apenas a tentar perceber qual a eficiência do processo.
Então, o aparelho seria algo como - 2L 2neck roundbottom com termómetro e condensador liebig de 50cm ligado ao tubo de secagem de gás e terminado com balão de secagem de peneira molecular, controlador de sucção e enxadas/tubo que vai para o watter? (Quero obter uma solução aq 40% para a síntese de 4mmc)
Além disso, a secagem da peneira molecular é necessária para fazer uma solução aq.
2. Se eu optar por uma solução aq. de NaOH, imagino o aparelho da seguinte forma: 2L 2neck rbf com funil de pressão equalizada num dos gargalos e condensador no outro gargalo, continuando com a parte de secagem e sucção, correto?
Talvez possa partilhar qual deve ser a proporção de metilamina hcl e de água no balão de reação, bem como a proporção de água de NaOH no funil de decantação?
Ficaria muito feliz por qualquer informação que me pudesse ajudar nesta parte do projeto. Simplesmente não tenho a opção de comprar com segurança uma solução a 40%.
- By G.Patton
Olá, não. Está escrito que se trata de uma solução aquosa de metilamina e não de cloridrato de metilamina. Há uma grande diferença. Se quiser obter uma base livre de metilamina, tem de adicionar um alcalino. Aqui está a equação da reação para si:
MeNH2-HCl(s) + NaOH(aq) = MeNH2 (gás) + NaCl(aq)+ H2O
Necessita de uma quantidade equimolar (1:1 em moles com metilamina*hcl) de NaOH em cerca de 50% aq sln.
Trata-se de uma base livre de metilamina numa solução aq:
É necessário um rbf com um condensador de refluxo e um tubo de lavagem de gás após o seu enchimento com MgSO4 anidro para pré-secar o gás e um crivo molecular 3A para proporcionar uma secagem final, suficientes para remover qualquer vapor de água. Pode adicionar instantaneamente através do primeiro gargalo ou utilizar um rbf de dois gargalos (é a melhor opção).
Trata-se de uma base livre de metilamina numa solução aq:
É necessário um rbf com um condensador de refluxo e um tubo de lavagem de gás após o seu enchimento com MgSO4 anidro para pré-secar o gás e um crivo molecular 3A para proporcionar uma secagem final, suficientes para remover qualquer vapor de água. Pode adicionar instantaneamente através do primeiro gargalo ou utilizar um rbf de dois gargalos (é a melhor opção).
