寻找缺失的质量

化学家常说化学就像烹饪，但化学似乎有更有趣的陷阱。

想象一下烤蛋糕——混合黄油和糖，加入鸡蛋、面粉、泡打粉和牛奶，倒出面糊，放进烤箱，直到蛋糕的香味弥漫整个房子。现在想象一下，当你打开烤箱门，发现不是一个又大又漂亮的蛋糕，只够吃几口的时候，你会有多么惊讶。

除非反应器内部开了一个虫孔，否则起始原料的质量必须等于产物、副产物和杂质的质量

幸运的是，对于家庭厨师来说，这并不是烹饪失败的方式。食物可能太生了，烧焦了，或者太咸了，但你开始的一切都在最后。实验室化学是一个不总是这样的地方。你可以打开实验室的真空烤箱，或查看Büchner漏斗，或者更糟的是，看着你的材料聚集在离心篮中，并意识到那里没有多少——有时比预期的少几公斤。钱都去哪儿了?

它必须有一个地方——安托万·拉瓦锡曾经说过质量守恒。因此，除非反应器内部临时打开一个虫洞，否则起始原料的质量必须用产物的质量表示，副产品和在运行过程中产生的流中某处的杂质的质量。当数千美元的产品丢失时，质量平衡就变得非常重要。

于是狩猎开始了。对于一个典型的有机合成反应，你从通常的嫌疑人开始:滤纸或离心篮。如果它不在那里，它可能在结晶的母液中。如果你仍然找不到它，它可能在水里，或者它根本没有成为产品。下一步可能是真空蒸馏母液，或者更糟的是，用水清洗。

分析化学对于找到你丢失的物质是至关重要的。为了能知道少了多少，你需要能够测量溶剂中的化合物。理想情况下，您将提前建立气相色谱或液相色谱痕量的定量测量。对于沸点较低的化合物，气相色谱法可以很好地分析纯度。但是，在经过一个短暂的下午的衡量标准和注入它们之后，你甚至可以在气相色谱仪上构建一种量化化学物质的方法。你也可以对HPLC做同样的事情。

如果连分析化学都不能帮助你找到所有丢失的产物，那么是时候彻底搜查反应堆了。随着反应堆越来越大，有更多的地方可以隐藏材料。有挥发性化合物吗?检查反应堆上方的管道，希望它被夹在冷凝器或管道中的“死腿”平点里。考虑到工厂里的大部分管道都是钢的，你看不见它，如果你看不见它，你就找不到它。

你的产品有粘性吗?然后检查天花板:工厂操作人员如果喜欢高频率的搅拌，最终可能会把产物分布在整个反应堆中。再一次，那讨厌的金属反应堆，你看不到顶部，是罪魁祸首。人道顶部和反应堆顶部之间有30厘米的空隙，这意味着你宝贵的产品可能会被困在那里，而且没有什么好办法把它移走。你需要拿出装在伸缩杆上的镜子和手电筒才能找到它。

一旦你看到材料已经收集到其他地方，你就必须去把它拿回来。没有人希望一个穿着安全服的操作员刮反应堆壁。相反，更好的方法是添加一种溶剂，在热的时候溶解产品，在冷的时候将其结晶为性能良好的可过滤固体。

当你知道你在完全的质量平衡中遗漏了一些产品时，当你梳理数据，寻找你可能出错的地方时，会有一种奇怪的，几乎是怪异的感觉。每个产品流都要重新衡量，每个分析都要重新运行，直到有意义为止。当你最终意外地在水层中发现化合物时，或者当你少了7公斤而发现6.9公斤粘在反应堆壁上时，你会有一种明显的解脱感，仿佛世界又恢复了正常。群众又恢复了平衡。