干燥的原理和方法

1、枯燥他溶劑。液體中的水分會(huì)與液體形成共沸物，在蒸餾時(shí)就有過多的“前餾分”，造成物料的嚴(yán)峻損失；固體中的水分會(huì)造成熔點(diǎn)降低，而得不到正確的測定結(jié)果。試劑中的水分會(huì)嚴(yán)峻干擾反響，如在制備格氏試劑或酰氯的反響中假設(shè)不能保證反響體系的充分枯燥就得不到預(yù)期產(chǎn)物；而反響產(chǎn)物如不能充分枯燥，則在分析測試中就得不到正確的結(jié)果，甚至可能得出完全錯(cuò)誤的結(jié)論。全部這些狀況中都需要用到枯燥?？菰锏姆椒ㄒ虮豢菰镂锪系奈锢硇再|(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及要求枯燥的程度不同而不同，假設(shè)處置不當(dāng)就不能得到預(yù)期的效果。液體的枯燥試驗(yàn)室中枯燥液體有機(jī)化合物的方法可分為物理方法和化學(xué)方法兩類。物理枯燥法43)，可用共沸蒸餾法除去含水的共沸物，以獲

2、得枯燥的有機(jī)液體。但假設(shè)液體的含水量大于共沸物中的含水量，則直接的蒸(分)餾只能得到共沸物而不能得到枯燥的有機(jī)液體。在這種狀況下常需參加另一種液體來轉(zhuǎn)變共沸物的組成，以95%乙醇中參加64.85747.518.5。在水完全蒸出后，接著蒸出的是沸點(diǎn)為 68.25的二元共沸物，其中苯與乙醇之比為 67.632.4。當(dāng)苯也被蒸完后，溫度上升到 78.85，蒸出的是無水乙醇。號，應(yīng)用最廣的是沸石分子篩，它是一種鋁硅酸鹽的結(jié)晶，由其自身的構(gòu)造，形成大量與外界相通的均一的微孔?；衔锏姆肿蛹僭O(shè)小于其孔徑，可進(jìn)入這些孔道；假設(shè)大于其孔徑則只能留在外面，從而起到對不同種分子進(jìn)展“篩分”的作用。選用適宜型號的分

3、子篩，直接浸入待枯燥液體中密封放置一段時(shí)間后過濾， 即可有選擇地除去有機(jī)液體中的少量水分或其他溶劑。分子篩枯燥的作用原理是物理吸附，其主要優(yōu)點(diǎn)是 5123-3(55010)2h，待冷卻至約 200時(shí)取出，放進(jìn)枯燥器中備用。假設(shè)被枯燥液體中含水較多，則宜用其他方法先作初步枯燥后再用分子篩枯燥。表3-3幾種常用分子篩的吸附作用枯燥1化學(xué)枯燥法化學(xué)枯燥法是將適當(dāng)?shù)目菰飫┲苯訁⒓拥酱菰锏囊后w中去，使與液體中的水分發(fā)生作用而到達(dá)枯燥無水硫酸鎂，無水碳酸鈉等；另一類是可與水發(fā)生化學(xué)反響的物質(zhì)，如金屬鈉、五氧化二磷、氧化鈣等。前一類的吸水作用是可逆的，升溫即放出結(jié)晶水，故在蒸餾之前應(yīng)將枯燥劑濾除，后一類的

4、作用是不行逆的，在蒸餾時(shí)可不必濾除。對于一次具體的枯燥過程來說，需要考慮的因素有枯燥劑的種類、用量、枯燥的溫度和時(shí)間以及枯燥效果的推斷等。這些因素是相互聯(lián)系、相互制約的，因此需要綜合考慮。 枯燥劑的種類選擇選擇枯燥劑主要考慮：生自身反響。如堿性枯燥劑不能用以枯燥酸性液體；酸性枯燥劑不行用來枯燥堿性液體；強(qiáng)堿性枯燥劑不行用以枯燥醛、酮、酯、酰胺類物質(zhì)，以免催化這些物質(zhì)的縮合或水解；氯化鈣不宜用于枯燥醇類、胺類3-4表3-4適合于各類有機(jī)液體的枯燥劑107108至于與水發(fā)生不行逆化學(xué)反響的枯燥劑，其枯燥是較為徹底的，但使用金屬鈉枯燥醇類時(shí)卻不能除盡其中的水分，由于生成的氫氧化鈉與醇鈉間存在著可逆反

5、響：C2H5ONa + H2O C2H5OH + NaOH因此必需參加鄰苯二甲酸乙酯或琥珀酸乙酯使平衡向右移動(dòng)。 枯燥劑的用量枯燥劑的用量主要打算于：文獻(xiàn)中去查找，也可依據(jù)其分子構(gòu)造估量。二是在萃取分別等操作過程中帶進(jìn)的水分，無法計(jì)算，只能依據(jù)分別時(shí)的具體狀況進(jìn)展推估。例如，在分別過程中假設(shè)油層與水層界面清楚，各層都清楚透亮，分別操作適當(dāng)，則帶進(jìn)的水就較少；假設(shè)分別時(shí)乳化現(xiàn)象嚴(yán)峻，油層與水層界面模糊，分得的有機(jī)液體渾濁，甚至帶有水包油或油包水的珠滴，則會(huì)夾帶有大量水分。表3-5水在有機(jī)溶劑中的溶解度反響除水的枯燥劑，其吸水容量可由反響方程式計(jì)算出來。無機(jī)鹽類枯燥劑的吸水容量可按其最高水合物的示

6、性式計(jì)算。用液體的含水量除以枯燥劑的吸水容量可得枯燥劑的最低需用量，而實(shí)際枯燥過程中所用枯燥劑的量往往是其最低需用量的數(shù)倍，以使其形成含結(jié)晶水?dāng)?shù)目較少的水合物，從而提高其枯燥程度。固然，枯燥劑也不是用得越多越好，由于過多的枯燥劑會(huì)吸附較多的被枯燥液體，造成不必要的損失。干燥2不同的溫度下有不同的平衡。在較低溫度下水合物較穩(wěn)定，在較高溫度下則會(huì)有較多的結(jié)晶水釋放出來，所以在較低溫度下枯燥較為有利。枯燥所需的時(shí)間因枯燥劑的種類不同而不同，通常需兩個(gè)小時(shí)，以利干水速度慢。所以太大的塊狀枯燥劑宜作適當(dāng)裂開，但又不宜破得太碎。粗略估量的含水量大小，依據(jù)每10mL0.51g溫放置半小時(shí)，觀看枯燥劑的吸水狀

7、況。假設(shè)塊狀枯燥劑的棱角根本完好；或細(xì)粒狀的枯燥劑無明顯粘連； 或粉末狀的枯燥劑無結(jié)團(tuán)、附壁現(xiàn)象，同時(shí)被枯燥液體已由渾濁變得清亮，則說明枯燥劑用量已足，連續(xù) 則說明枯燥劑用量不夠，需再參加穎枯燥劑。假設(shè)枯燥劑已變成糊狀或局部變成糊狀，則說明液體中水 分過多，一般需將其過濾，然后重參加的枯燥劑進(jìn)展枯燥。假設(shè)過濾后的濾液中消滅分層，則需用分液 漏斗將水層分出，或用滴管將水層吸出后再進(jìn)展枯燥，直至被枯燥液體均一透亮，而所參加的枯燥劑形態(tài)根本上沒有變化為止。吸取液體中的水而發(fā)熱，所以不行將瓶口塞起來，而應(yīng)將硫酸緩緩注滴入液體中，在瓶口安裝氯化鈣枯燥管與大氣相通。搖振容器使硫酸與液體充分接觸，最終用蒸餾

8、法收集純潔的液體。固體的枯燥特性和欲除去的溶劑的性質(zhì)選擇適宜的枯燥方式。常見的枯燥方式有：溶劑如乙醚、石油醚、丙酮等時(shí)，可以放在空氣中晾干(蓋上濾紙以防灰塵落入)。穿透力量強(qiáng)的特點(diǎn)，使水分或溶劑從固體內(nèi)的各個(gè)局部快速蒸發(fā)出來。所以枯燥速度較快。紅外燈通常與變壓器聯(lián)用，依據(jù)被枯燥固體的熔點(diǎn)凹凸來調(diào)整電壓，把握加熱溫度以避開因溫度過高而造成固體的熔融或升華。用紅外燈枯燥時(shí)應(yīng)留意經(jīng)常翻攪固體，這樣既可加速枯燥，又可避開“烤焦”?；X等。熔點(diǎn)高的不易燃有機(jī)固體也可用烘箱枯燥，但必需保證其中不含易燃溶劑，而且要嚴(yán)格把握溫度以免造成熔融或分解。度和負(fù)壓下進(jìn)展枯燥，枯燥量大，效率較高。器枯燥時(shí)需使用枯燥劑。

9、枯燥劑與被枯燥固體同處于一個(gè)密閉的容器內(nèi)但不相接觸，固體中的水或溶劑分子緩緩揮發(fā)出來并被枯燥劑吸取。因此對枯燥劑的選擇原則主要考慮其能否有效地吸取被枯燥固體中的溶劑蒸氣。表 3-6 列出了常用枯燥劑可以吸取的溶劑，供選擇枯燥劑時(shí)做參考。表3-6枯燥固體的常用枯燥劑枯燥3試驗(yàn)室中常用的枯燥器有以下三種：一般枯燥器：如圖1-145合處放置多孔瓷盤，上口與蓋子以砂磨口密封。必要時(shí)可在磨口上加涂真空油脂?？菰飫┓旁诘撞?，被干燥固體放在外表皿或結(jié)晶皿內(nèi)置于瓷盤上。圖3-45真空枯燥器空，使枯燥器內(nèi)的壓強(qiáng)降低，從而提高枯燥速度。應(yīng)當(dāng)留意，真空枯燥器在使用前肯定要經(jīng)過試壓。試壓時(shí)要用鐵絲網(wǎng)罩罩住或用布包住以

10、防裂開傷人。使用時(shí)真空度不宜過高，一般在水泵上抽至蓋子推不動(dòng)即可。解除真空時(shí)，進(jìn)氣的速度不宜太快，以免吹散了樣品。真空枯燥器一般不宜用硫酸作枯燥劑，由于在真空條件下硫酸會(huì)揮發(fā)出局部蒸氣。假設(shè)必需使用，則需在瓷盤上加放一盤固體氫氧化鉀。所用硫酸應(yīng)為密度為 1.84 的濃硫酸，并依據(jù)每 1L 濃硫酸 18g 硫酸鋇的比例將硫酸鋇參加硫酸中，當(dāng)硫酸濃度降到 93%BaSO84%時(shí)，結(jié)晶變得很細(xì)，即應(yīng)更換硫酸。圖3-46真空恒溫枯燥器(枯燥槍)真空恒溫枯燥器(枯燥槍)：對于一些在烘箱和一般枯燥器中枯燥或經(jīng)紅外線枯燥還不能到達(dá)分析3-46)枯燥。其優(yōu)點(diǎn)是枯燥效率高，尤其是除去結(jié)晶用水泵或油泵減壓。加熱使

11、溶劑回流，溶劑的蒸氣布滿夾層，樣品就在減壓和恒溫的枯燥室內(nèi)被枯燥。每隔肯定時(shí)間抽氣一次，以便準(zhǔn)時(shí)排解樣品中揮發(fā)出來的溶劑蒸氣，同時(shí)可使枯燥室內(nèi)保持肯定的真空度?？菰锿戤呄热サ魺嵩矗郎囟冉抵两咏覝貢r(shí)，緩慢地解除真空，將樣品取出置于一般枯燥器中保存。真空恒溫枯燥器只適用于少量樣品的枯燥。氣體的枯燥試驗(yàn)室中臨時(shí)制備的或由儲氣鋼瓶中導(dǎo)出的氣體在參與反響之前往往需要枯燥；進(jìn)展無水反響或蒸餾無水溶劑時(shí)，為避開空氣中水汽的侵入，也需要對可能進(jìn)入反響系統(tǒng)或蒸餾系統(tǒng)的空氣進(jìn)展枯燥。氣體的枯燥方法有冷凍法和吸附法兩種。冷凍法是使氣體通過冷阱，氣體受冷時(shí)，其飽和濕度變小，其中的大3-71-111251-144)

12、、U應(yīng)為塊狀或粒狀，切忌使用粉末，以免吸水后堵塞氣體通路，并且裝填應(yīng)嚴(yán)密而又有空隙。假設(shè)枯燥要求高，可以連接兩個(gè)或多個(gè)枯燥裝置。假設(shè)這些枯燥裝置中的枯燥劑不同，則應(yīng)使枯燥效能高的靠近反響瓶一端，吸水容量大的靠近氣體來路一端。氣體的流速不宜過快，以便水汽被充分吸取。假設(shè)被枯燥氣體是由鋼瓶導(dǎo)出，應(yīng)當(dāng)在開啟鋼瓶并調(diào)好流速之后再接入枯燥系統(tǒng)，以免因流速過大而發(fā)生危急。假設(shè)用濃硫1-143)，此時(shí)應(yīng)留意將洗氣瓶的進(jìn)氣管直通底部，不要將進(jìn)氣口和出氣口接反了。在枯燥系統(tǒng)與反響系統(tǒng)之間一般應(yīng)加置安全瓶，以避開倒吸。濃硫酸的用量宜適當(dāng)，太多則壓力過大，氣體不易通過，太少則枯燥效果不好?？菰锵到y(tǒng)在使用完畢之后應(yīng)馬

13、上封閉，以便下次使用。假設(shè)所用枯燥劑已失效，應(yīng)準(zhǔn)時(shí)更換；吸附劑如失效，應(yīng)取出再生后重裝入。無水反響或蒸餾無水3-22b3-23，3-9d3-48ab)。表3-7枯燥氣體時(shí)所用的枯燥劑枯燥4試驗(yàn)室中常用的枯燥劑及其特性 無水氯化鈣CaCl2：度較快。吸水后形成含不同結(jié)晶水的水合物CaCl2H2O，。最終 吸水產(chǎn)物為CaCl26H2O 以下)，是試驗(yàn)室中常用的枯燥劑之一。但是氯化鈣能水Ca(OH)2 或 Ca(OH)Cl胺類及某些醛、酮、酯形成分子絡(luò)合物。如與乙醇生成CaCl24C2H5OH、與甲胺生成CaCl22CH3NH2，與丙酮生成CaCl22(CH3)2CO 等， 因此不能作為上述各類有機(jī)

14、物的干燥劑。 無水硫酸鈉(Na2SO4：白色粉末狀，吸水后形成帶10(Na2SO410H2O。因其吸水容量大，且為中性鹽，對酸性或堿性有機(jī)物都可適用，價(jià)格廉價(jià) 放在蒸發(fā)皿中留神烘炒，除去水分，然后再用。 無水硫酸鎂(MgSO)：白色粉末狀，吸水容量大，吸水后形成帶不同數(shù)目結(jié)晶水的硫酸鎂MgSOH2O，MgSO7H2O以下)。由于其吸水較快，且為中性化合物，對各種有機(jī)物均不起化學(xué)反響，故為常用枯燥劑。特別是那些不能用無水氯化鈣枯燥的有機(jī)物常用它來枯燥。 無水硫酸鈣(CaSO2CaSOH2O100以下)。雖然硫酸鈣為中性鹽，不與有機(jī)化合物起反響，但因其吸水容量小，沒有前述幾種 枯燥劑應(yīng)用廣泛。由于

15、硫酸鈣吸水速度快，而且形成的結(jié)晶水合物在100以下較穩(wěn)定，所 以凡沸點(diǎn)在 100以下的液體有機(jī)物，經(jīng)無水硫酸鈣枯燥后，不必過濾就可以直接蒸餾。如甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、乙醛、苯等，用無水硫酸鈣脫水處理效果良好。 無水碳酸鉀K2CO3：白色粉末，是一種堿性枯燥劑。其吸水力量中等，能形成帶兩個(gè)結(jié)晶水的碳酸鉀(K2CO32H2O，但是與水作用較慢。適用于枯燥醇 固體氫氧化鈉(NaOH)和氫氧化鉀(KOH):白色顆粒狀，是強(qiáng)堿性化合物。只適用于圍受到限制。不能用于枯燥酸類、酚類、酯、酰胺類以及醛酮。 五氧化二磷(P2O5：P2O5 與水作用格外快，但吸水后外表呈粘漿狀，操作不便。且價(jià)格較貴。一般是先用其他枯燥劑如無水硫酸鎂或無水硫酸鈉除去大局部水，殘