有機(jī)化合物的干燥及干燥劑的使用

1、有機(jī)化合物的干燥及干燥劑的使用干燥的目的是除去附在固體、或混雜在液體或氣體中的少最水分，也包括除去少最溶劑。進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)鑒定前必須進(jìn)行干燥處理。干燥方法有物理方法和化學(xué)方法兩種。物理方法如冷凍、分子篩和離子交換脫水等。在實(shí)驗(yàn)室中常用化學(xué)方法，如向液態(tài)化合物中加入干燥劑，第一類(lèi)干燥劑是與水結(jié)合生成水合物，第二類(lèi)干燥劑是與水起化學(xué)反應(yīng)，從而除去液態(tài)有機(jī)化合物中所含的水分。例如：CaCl2+6H2O=CaCl2-6H2O(第一類(lèi))2Na+2H2O2NaOH+2H2(第二類(lèi))一、液態(tài)有機(jī)化合物的干燥干燥劑的選擇常用干燥劑的種類(lèi)很多，選用時(shí)必須注意卜列兒點(diǎn)：液態(tài)有機(jī)化合物的干燥，通常是將干燥劑加入液態(tài)有

2、機(jī)化合物中，所用的干燥劑必須不與該有機(jī)化合物發(fā)生化學(xué)或催化作用。干燥劑應(yīng)不溶該液態(tài)有機(jī)化合物中。當(dāng)選用與水結(jié)合生成水合物的干燥劑時(shí)，必須考慮干燥劑的吸水容最和干燥效能。吸水容屋是指單位重最干燥劑吸水炭的多少，干燥效能指達(dá)到平衡時(shí)液體被干燥的程度。例如，無(wú)水硫酸鈉可形成Na2SO4-10H2O,即lgNa2SO4最多能吸1.27g水，其吸水容最為1.27,但其水合物的水蒸氣壓也較大(25C時(shí)為255.9SPa),故干燥效能差。氯化鈣能形成CaCl2-6H2O,其吸水容帚為0.97,此水化物在25C水蒸氣壓為39.99Pa,故無(wú)水氯化鈣的吸水容最雖然較小，但干燥效能強(qiáng)。所以干燥操作時(shí)應(yīng)根據(jù)除去水分

3、的具體要求而選擇合適的干燥劑。有時(shí)対含水較多的體系，常先用吸水帚人的干燥劑干燥，然后再用干燥效能強(qiáng)的干燥劑。通常這類(lèi)干燥劑形成水化物需要一定的平衡時(shí)間，所以，加入干燥劑后必須放置一段時(shí)間才能達(dá)到脫水效果。已吸水的干燥劑受熱后又會(huì)脫水，其蒸氣壓隨著溫度的升高而增加，所以，對(duì)已干燥的液體在蒸飾Z前必須把干燥劑濾去。干燥劑的用量掌握好干燥劑的用駅是很重要的。若用駅不足，則不可能達(dá)到干燥的目的；若用帚太多,則由r干燥劑的吸附而造成液體的損失。以乙陋為例，水在乙艇中的溶解度在室溫時(shí)為1-1.5%,若用無(wú)水氯化鈣來(lái)干燥100niL含水的乙齪時(shí)，全部轉(zhuǎn)變成CaCl2-6H2O,其吸水容翁為0.97,也就是說(shuō)

4、lg無(wú)水氯化鈣人約可吸收0.97g水，這樣，無(wú)水氯化鈣的理論用崑至少要lg，1何實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)lg,這是因?yàn)辇p層中還有懸浮的微細(xì)水滴，其次形成高水化物的時(shí)間需要很長(zhǎng)，往往不可能達(dá)到應(yīng)有的吸水容覺(jué)，故實(shí)際投入的無(wú)水氯化鈣的屋是人人過(guò)翁的，常需用710g無(wú)水氯化鈣。操作時(shí)，一般投入少最干燥劑到液體中，進(jìn)行振搖，如出現(xiàn)干燥劑附著器壁或相互粘結(jié)時(shí)，則說(shuō)明干燥劑用最不夠，應(yīng)再添加干燥劑；如投入干燥劑后出現(xiàn)水相，必須用吸管把水吸出，然后再添加新的干燥劑。干燥前，液體呈渾濁狀，經(jīng)干燥后變成澄清，這可簡(jiǎn)單地作為水分基本除去的標(biāo)忐。一般干燥劑的用最為每10mL液體約需0.5lg。由J：含水量不等，干燥劑質(zhì)龜?shù)牟?/p>

5、異，干燥劑的顆粒人小和干燥時(shí)的溫度不同等因素，較難規(guī)定具體數(shù)最，上述數(shù)起僅供參考。常用的干燥劑無(wú)水氯化鈣吸水后形成CaCl2iiH2O,n=l,2,4,6。吸水容M0.97CaCl2-6H2O計(jì)算),干燥效能中等，因?yàn)樽饔貌豢?，平衡速度慢，所以，用無(wú)水氯化鈣干燥液體時(shí)需放置一段時(shí)間，并要間歇振蕩。氯化鈣適用坯類(lèi)、齪類(lèi)化合物干燥；不適用醇、酚、胺、酰胺、某些醛、酮以及酯有機(jī)物的干燥，因?yàn)槟芘c它們形成絡(luò)合物。工業(yè)品可能含有氫氧化鈣或氧化鈣，故不能用來(lái)干燥酸類(lèi)化合物。表1溫度対氯化鈣水合物蒸氣壓影響溫度/C壓力/Pa(mmHg)*固相-550.0冰-CaCl2-6H2O29.2759.9(5.7)C

6、aClr6HO-CaClr4HO29.8922.8(6.8)CaClr6HO-CaClr4HO381053.5(7.9)CaCb-4HO-CaClr2HO*760mmH=101325Pa,1mmHg=133.32Pa。無(wú)水硫酸諛中性,不與有機(jī)物和酸性物質(zhì)起作用，吸水形成MgSO47iH2O,n=l,2,4,5,6,7。當(dāng)溫度在48“C以卜時(shí)形成MgSO4-7H2O,吸水容龜為1.05,干燥效能中等，可代替氯化鈣,還可干燥許多不能用氯化鈣干燥的有機(jī)化合物，應(yīng)用范圍廣，是一種很好的中性干燥劑。無(wú)水硫酸鈉為中性干燥劑，價(jià)廉，吸水容量為1.25,但干燥速度緩慢，干燥效能差，一般用J：有機(jī)液體的初步干燥

7、，然后再用效能高的干燥劑干燥。無(wú)水硫酸鈣與有機(jī)化合物不起化學(xué)反應(yīng)，不溶丁有機(jī)溶劑中，與水形成相當(dāng)穩(wěn)定的水化物，25C時(shí)蒸氣壓為0.532Pa,是一種作用快，效能高的干燥劑，唯一的缺點(diǎn)是吸水容量小，常用J：第二次干燥(即在無(wú)水硫酸鎂、無(wú)水硫酸鈉干燥后作最后干燥之用)。無(wú)水碳酸鉀與水形成K2CO3-2H2O汗燥速度慢，吸水容量為0.2,干燥效能較弱，一般用水溶性醇和酮的初步干燥，或代替無(wú)水硫酸鎂，有時(shí)代替氫氧化鈉干燥胺類(lèi)化合物，但不適用酸性物質(zhì)。金屬鈉魁、烷坯、芳坯和叔胺類(lèi)有機(jī)物用無(wú)水氯化鈣或硫酸饌等處理后，若仍含有微覺(jué)的水分時(shí)，可加入金屬鈉(切成薄片或壓成絲)除去。但不宜用作醇、酯、酸、鹵代坯、

8、酮、醛及某些胺等能與鈉起反應(yīng)或易被還原的有機(jī)物的干燥劑。有機(jī)化合物常用干燥劑列表2。表2各類(lèi)有機(jī)化合物的常用干燥劑液態(tài)有機(jī)化合物適用的干燥劑瞇類(lèi)、烷怪、芳怪CaC12、Na、P2O5醇類(lèi)K2CO3、IgSO4、N32SO4、CaO醛類(lèi)MgSOq、NapSOq酮類(lèi)MgSO,Na2SO4K2CO3酸類(lèi)MgSO,Na?SC)4酯類(lèi)MgSOq、Na?SO4、K2CO3鹵代桂CaCl?、WIgSC4、NapSOq、P2O5有機(jī)堿類(lèi)(胺類(lèi))NaOH.KOH分子篩應(yīng)用最廣的分子篩是沸石分子篩,它是一種含鋁硅酸鹽的結(jié)晶，具有高效能選擇性吸附能力，常用A型分子篩有3A型、4A型和5A型三種。分子篩具有高度選擇性

9、吸附性能，是由其結(jié)構(gòu)形成許多與外部和通的均一微孔，凡是比此孔徑小的分子均進(jìn)入孔道中，而較人者留在孔外，借此以篩分各種分子人小不同的混合瞇、乙醇和氯仿等有機(jī)溶劑中的少最水分;此外，還用吸附有機(jī)反應(yīng)中生成的水分，效果較好。在使用分子篩干燥時(shí)應(yīng)注意以卜幾點(diǎn)：分子篩使用前應(yīng)活化脫水，溫度為350C,在常壓下烘干8h；活化溫度不超過(guò)600C。活化后的分子篩待冷至200C左右，應(yīng)立即取出存干燥器備用；使用后的分子篩其活性會(huì)降低，須再經(jīng)活化方可使用，活化前須用水蒸氣或惰氣把分子篩中的其它物質(zhì)替代出來(lái)，然后再按進(jìn)行處理。使用分子篩時(shí)，介質(zhì)的pH值應(yīng)控制在512。分子篩宜除去微最水分，倘若水分過(guò)多，應(yīng)先用其它干

10、燥劑去水，然后再用分子篩干燥。分子篩的吸附性能列表3。表3分子篩的吸附性能類(lèi)型孔徑(A)能吸附不能吸附3A323.3氮?dú)?、氧氣、氫氣、水、甲醇、乙醇、乙睛乙烯、二氧化?A4.24.7三氯甲烷以及可被3A吸附的分子乙烘等更大的分子5A4.95.5C3Ci4正構(gòu)烷桂及可被3A、4A吸附的物質(zhì)(n-C4H9)2NH及更大的分子4有機(jī)化合物的干燥操作在實(shí)驗(yàn)中，液態(tài)有機(jī)化合物的干燥操作一般在干燥的三角燒瓶?jī)?nèi)進(jìn)行。待水分去后，按照條件選擇適當(dāng)適覺(jué)的干燥劑投入液體里，塞緊(用金屬鈉作干燥劑時(shí)則例外，此時(shí)塞中應(yīng)插入一個(gè)無(wú)水氯化鈣管，使氫氣放空而水氣不致進(jìn)入)，振蕩片刻，靜置，使所有的水分全被吸去。若干燥劑用

11、屋太少，致使部分干燥劑溶解水時(shí)，用吸管吸出水層，再加入新的干燥劑，放置一定時(shí)間，至澄清為止，過(guò)濾后，進(jìn)行蒸懾精制。二、固體物質(zhì)的常用干燥方法1晾干。若固體不吸水，這是最簡(jiǎn)便的干燥方法。被干燥的固體應(yīng)用抽濾盡最除凈水分或溶劑，然后在一張濾紙上而薄薄地?cái)傞_(kāi)，用另一張濾紙覆蓋起來(lái)，在空氣中慢慢地晾干。加熱干燥。對(duì)J：熱穩(wěn)定的固體化合物，可以利用烘箱在適宜的溫度卜干燥，也可在真空恒溫干燥箱中干燥。如果固體樣品鼠較少且熔點(diǎn)在100C以上，可放在干凈的表皿上用水蒸氣浴炒干紅外線干燥。將固體樣品放在紅外燈卜烤干。紅外線干燥特點(diǎn)是穿透性強(qiáng)，干燥快。干燥器干燥。對(duì)易吸濕或在較高溫度干燥時(shí)會(huì)分解或變色的固體化合物可用干燥器干燥。干燥器如圖1所示，是一種具有磨II蓋子的厚質(zhì)玻璃器皿，又稱(chēng)之為保干器，磨II上涂有一薄層凡士林，使其更好地密合。底部放置適最干燥劑，如變色硅膠、無(wú)水氯化鈣等,中間隔一個(gè)多孔瓷板，把待干燥的物質(zhì)放在瓷板上。圖1圖1干燥器開(kāi)啟干燥器時(shí)，左手按住干燥器卜部，右手按住蓋上的圓頂，柔力推開(kāi)器蓋，如圖2a所示；加蓋時(shí)也應(yīng)拿住蓋上圓頂推著蓋好。挪動(dòng)干燥器時(shí)，不應(yīng)只端卜部，而應(yīng)按住蓋子挪動(dòng)，以防蓋子滑落，如圖2-b所示；當(dāng)挪動(dòng)較人的干燥器時(shí)，如圖2-c所示，用雙手抓緊上卜部磨