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1、溶 劑 干 燥 方 法 一些溶劑因?yàn)榉N種原因總是含有雜質(zhì),這些雜質(zhì)如果對(duì)溶劑的使用目的沒(méi)有什么影響的話,可直接使用??墒窃谶M(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行一些特殊的化學(xué)反應(yīng)時(shí),必須將雜質(zhì)除去。雖然除去全部雜質(zhì)是有困難的,但至少應(yīng)該將雜質(zhì)減少到對(duì)使用目的沒(méi)有防礙的限度。除去雜質(zhì)的操作稱為溶劑的精制,故溶劑的精制幾乎都要進(jìn)行脫水,其次再除去其他的雜質(zhì)。1溶劑的脫水干燥: 溶劑中水的混入往往是由于在溶劑制造,處理或者由于副反應(yīng)時(shí)作為副產(chǎn)物帶入的,其次在保存的過(guò)程中吸潮也會(huì)混入水分。水的存在不僅對(duì)許多化學(xué)反應(yīng),就是對(duì)重結(jié)晶,萃取,洗滌等一系列的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作都會(huì)帶來(lái)不良的影響。因此溶劑的脫水和干燥在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中是很重要

2、的,又是經(jīng)常進(jìn)行的操作步驟。盡管在除去溶劑中的其他雜質(zhì)時(shí)有時(shí)往往加入水分,但在最好還是要進(jìn)行脫水,干燥。精制后充分干燥的溶劑在保存過(guò)程中往往還必須加入適當(dāng)?shù)母稍飫?,以防止溶劑吸潮。溶劑脫水的方法有下列幾種:(1)干燥劑脫水 這是液體溶劑在常溫下脫水干燥最常用使用的方法。干燥劑有固體,液體和氣體,分為酸性物質(zhì),堿性物質(zhì),中性物質(zhì)以及金屬和金屬氫化物。干燥劑的性質(zhì)各有不同,在使用時(shí)要充分考慮干燥劑的特性和干燥劑的性質(zhì),才能有效達(dá)到干燥的目的。 在選擇干燥劑時(shí)首先要確保進(jìn)行干燥的物質(zhì)與干燥劑不發(fā)生任何反應(yīng);干燥劑兼做催化劑時(shí),應(yīng)不使溶劑發(fā)生分解,聚合,并且干燥劑與溶劑之間不形成加合物。此外,還要考慮

3、倒干燥速度,干燥效果和干燥劑的吸水量。在具體使用時(shí),酸性物質(zhì)的干燥最好選用酸性物質(zhì)干燥劑,堿性物質(zhì)的干燥用堿性干燥劑,中性物質(zhì)的干燥用中性干燥劑。溶劑中有大量水存在的,應(yīng)避免選用與水接觸著火(如金屬鈉等)或者發(fā)熱猛烈的干燥劑,可以先選用氯化鈣一類緩和的干燥劑進(jìn)行干燥脫水,使水分減少后再使用金屬鈉干燥。加入干燥劑后應(yīng)攪拌,放置一夜。溫度可以根據(jù)干燥劑的性質(zhì),對(duì)干燥速度的影響加以考慮。干燥劑的用量應(yīng)稍有過(guò)剩。在水分多的情況下,干燥劑因吸水吸收水分發(fā)生部分或全部溶解生成液狀或泥狀分為兩層,此時(shí)應(yīng)進(jìn)行分離并加入新的干燥劑。溶劑與干燥劑的分離一般采用傾析法,將殘留物進(jìn)行過(guò)濾,但過(guò)濾時(shí)間太長(zhǎng)或周圍的濕度過(guò)

4、大會(huì)再次吸濕而使水分混入,因此,有時(shí)可采用與大氣隔絕的特殊的過(guò)濾裝置。有的干燥劑操作危險(xiǎn)時(shí),可在安全箱內(nèi)進(jìn)行。安全箱在置有干燥劑,使箱內(nèi)充分干燥(我知道是無(wú)水五氧化二磷),或吹入干燥空氣或氮?dú)?。使用分子篩或活性氧化鋁等干燥劑時(shí)應(yīng)添在玻璃管內(nèi),溶劑自上向下流動(dòng)進(jìn)行脫水,不與外界接觸效果較好。大多數(shù)溶劑都可以用這種脫水方法,而且干燥劑還可以回收使用。常用的干燥劑有: 金屬,金屬氫化物Al,Ca,Mg:常用于醇類溶劑的干燥Na,K:適用于烴,醚,環(huán)己胺,液氨等溶劑的干燥。注意用于鹵代烴時(shí)有爆炸危險(xiǎn),絕對(duì)不能使用。也不能用于干燥甲醇,酯,酸,酮,醛與某些胺等。醇中含有微量的水分可加入少量金屬鈉直接蒸餾

5、。CaH:一克氫化鈣定量與0.85克水反應(yīng),因此比堿金屬,五氧化二磷干燥效果好。適用于烴,鹵代烴,醇,胺,醚等,特別是四氫呋喃等環(huán)醚,二甲亞碸,六甲基磷酰胺等溶劑的干燥。有機(jī)反應(yīng)常用的極性非質(zhì)子溶劑也是用此法進(jìn)行干燥的。LiAlH4:常用醚類等溶劑的干燥。中性干燥劑CaSO4,NaSO4,MgSO4:適用于烴,鹵代烴,醚,酯,硝基甲烷,酰胺,腈等溶劑的干燥。CuSO4:無(wú)水硫酸銅為白色,含有5個(gè)分子的結(jié)晶水時(shí)變成藍(lán)色,常用檢測(cè)溶劑中微量水分。CuSO4適用于醇,醚,酯,低級(jí)脂肪酸的脫水,甲醇與CuSO4能形成加成物,故不宜使用。CaC2:適用于醇干燥。注意使用純度差的碳化鈣時(shí),會(huì)發(fā)生硫化氫和磷

6、化氫等惡臭氣體CaCl2: 適用于干燥烴,鹵代烴,醚硝基化合物,環(huán)己胺,腈,二硫化碳等。CaCl2能于伯醇,甘油,酚,某些類型的胺,酯等形成加成物,故不適用?;钚匝趸X:適用于烴,胺,酯,甲酰胺的干燥。分子篩:分子篩在水蒸氣分壓低和味素高時(shí)吸濕容量都很顯著,于其他干燥劑相比,吸濕能力非常大的。表31為各種干燥劑的吸濕能力比較(指常溫下經(jīng)足夠量的干燥劑干燥的1升空氣中殘存水分的毫克數(shù))。分子篩在各種干燥劑中,其吸濕能力僅次于五氧化二磷。由于各種溶劑的幾乎都可以用分子篩脫水,故在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上獲得廣泛的應(yīng)用。表31各種干燥劑的吸濕能力干燥劑       &#

7、160;                     1升空氣中的殘留水分,mg           再生溫度,五氧化二磷                              2×105 

8、                                 -氫氧化鉀(熔融)                     3×103           &

9、#160;                      -濃硫酸                                   3×103        &

10、#160;                         -無(wú)水硫酸鈣                           4×103            

11、                     230250氧化鎂                                 8×103           &

12、#160;                    -氫氧化鈉(熔融)                     1.6×101                      

13、         -氧化鈣                                  2×101                      

14、          300無(wú)水氯化鈣                             2×101                          &#

15、160;      -95硫酸                                3×101                           &

16、#160;      -無(wú)水硫酸銅                               1.4                            

17、         400分子篩                                     1×104                   

18、;             200400活性氧化鋁                               1.8×103                    &#

19、160;         180硅膠                                        6×103               &#

20、160;               150 堿性干燥劑KOH,NaOH:適用于干燥胺等堿性物質(zhì)和四氫呋喃一類環(huán)醚。酸,酚,醛,酮,醇,酯,酰胺等不適用。K2CO3:適用于堿性物質(zhì),鹵代烴,醇,酮,酯,腈,溶纖劑等溶劑的干燥。不適用于酸性物質(zhì)。BaO,CaO:適用于干燥醇,堿性物質(zhì),腈,酰胺。不適用于酮,酸性物質(zhì)和酯類。酸性干燥劑H2SO4:適用于干燥飽和烴,鹵代烴,硝酸,溴等。醇,酚,酮,不飽和烴等不適用。P2O5:適用于烴,鹵代烴,酯,乙酸,腈,二硫化碳,液態(tài)二氧化硫的干燥。醚,酮,醇,胺等

21、不適用。(2)分餾脫水沸點(diǎn)與水的沸點(diǎn)相差較大的溶劑可以用分餾效率高的蒸餾塔(精餾塔)進(jìn)行脫水,這是一般常用的脫水方法。(3)共沸蒸餾脫水與水生成共沸物的溶劑不能采用分餾脫水的方法。如果含有極微量水分的溶劑,通過(guò)共沸蒸餾,雖然溶劑有少量的損失,但卻能脫去大部分水。一般多數(shù)溶劑都能與水組成共沸混合物。(4)蒸發(fā),蒸餾干燥進(jìn)行干燥的溶劑很難揮發(fā)而不能與水組成共沸混合物的,可以通過(guò)加熱或減壓蒸餾使水分優(yōu)先除去。例如,乙二醇,乙二醇丁醚,二甘醇乙醚,聚乙二醇,聚丙二醇,甘油等溶劑都適用。(5)用干燥的氣體進(jìn)行干燥將難揮發(fā)的溶劑進(jìn)行干燥時(shí),一般慢慢回流,一面吹入充分干燥的空氣或氮?dú)?,氣體帶走溶劑中的水分,

22、從冷凝器末端的干燥管中放出。此法適用與乙二醇,甘油等溶劑的干燥。(6)其他在特殊情況下,乙酸脫水可采用在乙酸中加入與所含水等摩爾的乙酐,或者直接加入乙酐干燥。甲酸的脫水可用硼酸經(jīng)高溫加熱熔融,冷卻粉碎后得到的無(wú)水硼酸進(jìn)行脫水干燥。此外還有冷卻干燥的方法。如烴類用冷凍劑冷卻,其中水分結(jié)成冰而達(dá)到脫水目的。2溶劑的精制方法 一般通過(guò)蒸餾或精餾進(jìn)行分餾的方法得到幾乎接近純品的溶劑。然而對(duì)于一些用精餾塔難以將雜質(zhì)分離的溶劑,必須將這些雜質(zhì)預(yù)先除去,方法之一是分子篩法。分子篩的種類按照分子篩的有效直徑進(jìn)行分類,例如有效直徑為3埃的分子篩稱3A分子篩,4埃的稱4A分子篩,5埃的稱5A分子篩,9埃的稱10X

23、分子篩,10埃的稱13X分子篩。表32為各種分子所選用的分子篩類型。例如用5A分子篩可以從丁醇異構(gòu)體混合物中吸附分離丁醇,用4A分子篩分離甲胺和二甲胺。適用方法與干燥劑脫水方法相同,用填充層裝置較好。 溶劑進(jìn)行精制時(shí),其裝置,器皿等材料的選擇對(duì)溶劑的純度有影響,一般使用玻璃儀器較好。 表32 各種分子篩所吸附的主要分子3A        4A           5A               

24、10X                             13XH2              CH4             C3H8           

25、60; CHCl3                  1,3,5-三甲苯O2             C2H6            C4H10            CHBr3       

26、;                CO           CH3OH          C2H5Cl          (CH3)2CHOH            CO2    

27、     CH3CN         C2H5Br          (CH3)2CHCl             NH3        CH3NH2       C2H5OH        iso-C4H10 

28、;                 H2O         CH3Cl          C2H5OH         (CH3)3N                   

29、0;                 CH3Br          C2H5NH2       (C2H5)3N                               

30、60;     C2H2          CH2Cl2          C(CH3)4                                       CS2  &

31、#160;        CH2Br2          C(CH3)3Cl                                                

32、;     (CH3)2NH       C(CH3)3OH                                                    CH3I  &#

33、160;          CCl4                                                          

34、0;                    C6H6                                                &

35、#160;       C6H5CH3                                                              

36、;    C6H4(CH3)2                                                          環(huán)己烷   &

37、#160;                                                       噻吩            &

38、#160;                                               呋喃                     

39、                                       吡啶                              

40、;                             二噁烷                                      

41、0;                     萘                                               

42、0;            喹啉        (1)脂肪烴的精制 脂肪烴中易混有不飽和烴和硫化物,可加入硫酸攪拌至硫酸不在呈色為止,用堿中和和洗滌,在經(jīng)水洗干燥蒸餾。(2) 芳香烴的精制 與脂肪烴的精制相同。苯可用重結(jié)晶精制(3) 鹵代烴的精制 鹵代烴含水,酸,同系物及不揮發(fā)物等,在水和光的作用下可能生成光氣和氯化氫,以及含有醇,酚,胺等添加劑的穩(wěn)定劑。精制時(shí)用濃硫酸洗滌數(shù)次至無(wú)雜色為止,除去醇及其它有機(jī)雜質(zhì)。然后用稀堿溶液煮沸分解除去,水洗干燥后蒸餾。

43、(4) 醇的精制 醇中主要的雜質(zhì)是水,可參照溶劑的脫水干燥進(jìn)行精制。(5)酚的精制 酚中含有水,同系物以及制備時(shí)的副產(chǎn)物等雜質(zhì),可用精餾或重結(jié)晶精制。甲酚有鄰,間,對(duì)位三種異構(gòu)體。鄰位異構(gòu)體用精餾分離;間位異構(gòu)體與醋酸鈉形成絡(luò)合物,或與2,6二甲基吡啶,尿素形成加成物而分離;對(duì)位異構(gòu)體與(6) 醚,縮醛的精制 醚,縮醛的主要雜質(zhì)是水,原料及過(guò)氧化物。在二噁烷及四氫呋喃中尚含有酚類等穩(wěn)定劑。精制時(shí)用酸式亞硫酸鈉洗滌,其次用稀堿,硫酸,水洗滌,干燥后蒸餾。因?yàn)檎麴s時(shí)往往有過(guò)氧化物生成,因此注意蒸餾到干固之前必須停止,以免發(fā)生爆炸事故。(7) 酮的精制 酮中主要的雜質(zhì)時(shí)

44、水,原料,酸性物等雜質(zhì),脫水后通過(guò)分餾達(dá)到精制的目的。在有還原性物質(zhì)存在時(shí),加入高錳酸鉀固體,搖動(dòng),放置34日到紫色消失后蒸餾,再進(jìn)行脫水分餾。需要特別提純的酮時(shí),可加入酸式亞硫酸鈉與酮形成加成物,重結(jié)晶后用碳酸鈉將加成物分解,蒸餾,再進(jìn)行脫水,分餾,得到精制產(chǎn)物。苯乙酮用重結(jié)晶精制。(8)脂肪酸,酸酐的精制 脂肪酸中主要含水,醛,同系物等雜質(zhì)。甲酸除水之外其余的雜質(zhì)可用蒸餾除去。其他脂肪酸可用高錳酸鉀等氧化劑一起蒸餾,溜出物再用五氧化二磷干燥分餾。乙酸也可用重結(jié)晶精制。乙酐的雜質(zhì)主要是乙酸,用精餾可達(dá)到精制的目的。(9) 酯的精制 酯中只要的雜質(zhì)有水,原料(有機(jī)酸和醇)。用碳酸鈉水

45、溶液洗滌,水洗后干燥,精餾到精制目的。(10)含氮化合物的精制硝基化合物 主要雜質(zhì)是同系物。脂肪族硝基化合物加中性干燥劑放置脫水后分餾,芳香族硝基化合物用稀硫酸,稀堿溶液洗滌,水洗后加氯化鈣脫水分餾。硝基化合物在蒸餾結(jié)束前,蒸餾燒瓶?jī)?nèi)應(yīng)保持少量殘液,以防止爆炸。腈 主要雜質(zhì)是水,同系物。乙腈能與大多數(shù)有機(jī)物形成共沸物,很難精制。水可用共沸蒸餾除去,高沸點(diǎn)雜質(zhì)用精餾除去。也可以加五氧化二磷回流,常壓蒸餾。胺 胺中主要含有同系物,醇,水,醛等雜質(zhì)。胺分為伯,仲,叔胺。甲胺的精制:從其水溶液中萃取,蒸餾,以除去三甲胺;分餾以除去二甲胺;純品甲胺的精制可將甲胺鹽酸鹽用干燥的氯仿萃取,用醇重結(jié)晶數(shù)次,用

46、過(guò)量的氫氧化鉀分解。氣態(tài)甲胺用固體氫氧化鉀干燥,氧化銀除去氨,再經(jīng)冷凍劑冷卻以液化精制。二甲胺的精制:加壓下精餾除去甲胺,或?qū)⒍装符}用乙醇重結(jié)晶,氫氧化鉀分解后通過(guò)活性氧化鋁,并用冷凍劑冷卻液化得到純品。三甲胺的精制:其精制用萃取蒸餾或共沸蒸餾。加乙酐蒸餾,伯胺和仲胺發(fā)生乙?;悬c(diǎn)增高,分餾便可得到三甲胺。酰胺 含有水,胺,酯,銨鹽等雜質(zhì),用分子篩脫水后精制。(11)硫化物的精制 二氧化硫含有水,硫,硫化物等雜質(zhì),用玻璃蒸餾器精餾。二甲亞砜用分子篩或氫氧化鈣脫水后,用玻璃蒸餾器精餾。(11)無(wú)機(jī)溶劑的精制 主要雜質(zhì)是水分,重復(fù)蒸餾可達(dá)到精制目的。甲苯:分子量,92.13;沸點(diǎn)(760mmHg,),110.625;比重(20/25),0.86694/0.86230。精制方法:甲苯是由煤焦油的分餾或石油的芳構(gòu)化而獲得的。因此,其中混有苯,二甲苯,烷烴以及微量的甲基噻吩等。精制時(shí)的一般用濃硫酸去洗滌除去噻吩。為了防止發(fā)生磺化反應(yīng),溫度必須控制在30以下。分去硫酸層后,在加入新的硫酸洗滌,直到硫酸不在呈色為止。依次加入10碳酸鈉水溶液和水洗滌,無(wú)水氯化鈣干燥,蒸餾。甲苯中的微量水分,可用金屬鈉或五氧化二磷做干燥劑除去。實(shí)驗(yàn)室工作中用到氫化鈣回流23小時(shí),再分餾精制。正己烷:分子量,86.17;沸點(diǎn)(760mmHg,),68.7;比重(20/4),0.65

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