Химические устройства: склянка Дрекселя
Сосуд, предназначенный для очистки газов от механических и химических примесей, был изобретен в XIX веке химиком Эдмундом Дрекселем (1843–1897), однако предпосылки к его появлению начинают свой отсчет столетием раньше.
С середины XVIII века европейские химики принялись систематически изучать свойства газов, в том числе разрабатывать методы их получения, сбора и очистки. Ключевую роль в данных исследованиях сыграл ирландский химик Питер Вульф (1727-1803), а точнее его изобретение, представляющее собой стеклянную емкость с двумя или тремя горлами сверху и, иногда, отводной трубкой у основания. Сегодня подобные сосуды называются бутылью Вульфа и используются, преимущественно, для хранения жидких реактивов и газов.
Бутыль Вульфа
Питер Вульф внес вклад и в другие направления химии: именно им в 1771 году была получена пикриновая кислота (2,4,6-тринитрофенол), которую позже активно стали использовать в качестве синтетического красителя, антисептика и взрывчатого вещества.
Наличие нескольких горлышек в бутыли Вульфа позволяли раздельно собирать и использовать газ, однако основная проблема эксплуатации подобной конструкции заключалась в недостаточной герметичности емкости, которая часто приводила к утечкам. Эти несовершенства были связаны с используемыми на тот момент пробками, состоящими из пористого материала. Поэтому для увеличения плотности пробки прибегали к применению различных добавок: миндальная паста, льняная мука (или их смесь), свинцовые белила и гипс.
Склянки Вульфа: двухтубусная (а), двухтубусная с нижним спуском (б) и трехтубусная с нижним спуском (в)
Теперь давайте перейдем к главному герою в этой истории – Эдмунду Дрекселю (1843–1897).
Эдмунд Дрексель
Эдмунд с юношества увлекался химией и поначалу работал в сфере неорганической химии и химической технологии, однако позже он нашел свое призвание в медицинской химии и фармакологии в институте физиологии Карла Людвига в Лейпциге. Именно здесь в 1889 году он впервые выделил L-лизин (2,6-диаминогексановая кислота) из казеина. Он же впервые стал применять специальный сосуд для очистки газов от примесей (склянка Дрекселя) путем пропускания их через жидкость. Этот процесс получил название «барботирование» или «барботаж», а созданная конструкция по сей день пользуется большой популярностью в лабораторной практике.
Склянки Дрекселя: обычная (а), с пористым стеклянным диском (б), широкой трубкой (в) и стеклянным фильтром (г)
Принцип работы основан на пропускании газа через слой жидкости при помощи труб с мелкими отверстиями (барботеров, диаметром приблизительно 3–6 мм), а также ситчатых или колпачковых тарелок и ректификационных колонн. В процессе формируется большая межфазная поверхность на границе «жидкость-газ», что приводит к интенсификации тепло- и массообменных процессов, а также к более полноценному химическому взаимодействию газов с жидкостями.
Отметим, что в склянках Дрекселя используется исключительно жидкий абсорбент, тогда как при использовании склянки Вульфа можно взять как жидкий, так и твердый сорбент. В качестве традиционного академического примера использования промывной склянки Дрекселя можно назвать установку получения газообразного водорода.
Получение и очистка водорода с использованием склянок Дрекселя
Увы, в те времена патентная система была недостаточно развита, поэтому Дрексель никак не регистрировал свое исключительное право на изобретение. Этим воспользовались коммерческие организации, и вскоре в ассортименте каждого поставщика можно было найти промывную склянку Дрекселя по доступной цене. Однако самому создателю это было безразлично: он построил блестящую научную карьеру в сфере биохимии и опубликовал основополагающие статьи, которые до сих пор принимаются во внимание современными исследователями.
Автор: Таисия Козлова
Источники:
https://elis.psu.ru/node/224577
https://www.chemistryworld.com/opinion/drechsels-bottle/3004909.article
https://him.1sept.ru/article.php?ID=200103601
https://himmedsnab.ru/category/sklyanki-drekselya
https://textarchive.ru/c-2343485-pall.html
https://www.deutsche-biographie.de/sfz11810.html?language=en
Материал подготовлен ИОНХ РАН для Виртуального музея химии при грантовой поддержке Минобрнауки России
в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» № 075-15-2024-508 от 02.05.2024
Следите за нашими публикациями в наших пабликах в VK, Телеграм, Дзен и ЖЖ.