溶劑的分類課件

1、溶劑及其的分類 SX1206003 金 潘溶劑及其的分類 SX1206003 溶劑的定義 溶劑是指能使溶質(zhì)溶解本身以外的其它物質(zhì)，溶解或分散的液體。 工業(yè)用溶劑可以是純物質(zhì)，也可以是混合物，氯化物和含氧化合物（醇、酮、酯、乙二醇等），此外還有與水互溶的二甲基甲酰胺，它幾乎是一種萬能溶劑，可溶解聚丙烯腈，四氫呋喃也是一種溶劑，可溶解聚氯乙烯和某些聚氨酯。 一、溶劑概述 溶劑的定義一、溶劑概述二、溶劑的功能通常有以下幾種：1、萃取提純：從混合物中萃取出某一固體或液體，以達(dá)到提純之目的。2、化學(xué)反應(yīng)場所：絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)都借助不同的溶劑來進(jìn)行，對于同一個(gè)反應(yīng)不同的溶劑會(huì)有不同的效果，某些能促進(jìn)反應(yīng)

2、而另外一些可能抑制反應(yīng)，甚至不發(fā)生反應(yīng)。3、用作涂料或其它高分子化合物的載體，以調(diào)整粘度。二、溶劑的功能4、層析：常用的層析又分薄層層析和柱層析，但都需要溶劑來展開（又稱展開劑），用以分離較難分離的混合物。5、清洗：從金屬、織物或其它物質(zhì)上清洗去沾污物?；瘜W(xué)反應(yīng)得到的產(chǎn)物通常也要用不同的溶劑洗滌，除掉大部分雜質(zhì)，以得到較純的產(chǎn)物。4、層析：常用的層析又分薄層層析和柱層析，但都需要溶劑來展開水：是一種最常用且特殊的溶劑，它具有高極性和高介電常數(shù)，溶劑化傾向大，并通過氫鍵使分子有一定程度的規(guī)則排列。相反飽和烴類的性質(zhì)則處于另一極端，其余有機(jī)溶劑的物理和化學(xué)性質(zhì)介于這兩個(gè)極端之間。溶劑的性質(zhì)常用下列

3、指標(biāo)描述。 三、溶劑的性能指標(biāo)水：是一種最常用且特殊的溶劑，它具有高極性和高介電常數(shù)，溶劑1、溶解度：有機(jī)溶劑與水的相溶性是很重要的，第三組分對兩者的互溶性影響較大。2、蒸汽壓和沸點(diǎn)；一般要求溶劑必須是蒸汽壓低，沸點(diǎn)高的物質(zhì)。室溫下蒸汽壓較高的溶劑是不實(shí)用的，操作時(shí)這類溶劑易從容器中泄漏出來，并引起火災(zāi)或?qū)е轮卸尽?、熔點(diǎn)：熔劑的熔點(diǎn)不宜過高，室溫下應(yīng)呈液態(tài)。在某些特殊萃取過程中可采用熔點(diǎn)低于被提取有機(jī)化合物熔點(diǎn)的溶劑，在兩種液相冷卻過程中，被提取物易固化，便于分離。1、溶解度：有機(jī)溶劑與水的相溶性是很重要的，第三組分對兩者的4、粘度和表面張力，一般要求溶劑粘度小，表面張力高，過粘的溶劑不便使

4、用，不但輸送困難，且如用作萃取時(shí)，不利于兩相攪拌和兩相的分離。表面張力過低也不利于分離。5、光學(xué)性質(zhì)，大多數(shù)溶劑中在可見光區(qū)無顯著的吸收，但能吸收紫外區(qū)的光。故需測定溶劑中溶質(zhì)的紫外光吸收時(shí)，須注意溶劑對紫外光的吸收不應(yīng)與溶質(zhì)重疊。6、介電常數(shù)；用于萃取時(shí)，用高介電常數(shù)的溶劑，用作稀釋劑時(shí)，選用較低介電常數(shù)的溶劑。4、粘度和表面張力，一般要求溶劑粘度小，表面張力高，過粘的溶（1）按溶劑本身性質(zhì)分類：極性溶劑：二氯甲烷、DMSO、丙酮、醋酸乙酯 非極性溶劑：二硫化碳、四氯甲烷惰性溶劑：苯、二氯乙烷溶劑化溶劑： 水 溶劑的分類（1）按溶劑本身性質(zhì)分類：溶劑的分類極性溶劑 是由那些具有偶極矩的分子，

5、即極性分子組成的。具有較大的值，介電常數(shù)高，溶劑化傾向大等特點(diǎn)。 溶劑的極性通常與溶劑的介電常數(shù)(/Fm-1) 聯(lián)系起來，用介電常數(shù)劃分溶劑的類型。 15 Fm-1稱為極性溶劑 15Fm-1稱為非極性溶劑極性溶劑 是由那些具有偶極矩的分子，即極性分子組成的。具有常用溶劑的介電常數(shù)常用溶劑的介電常數(shù)惰性溶劑是指溶劑分子和溶質(zhì)分子間相互作用很小的溶劑，也稱疏質(zhì)子溶劑。溶劑化溶劑是指溶劑分子與酸或堿分子發(fā)生明顯的相互作用的溶劑。 惰性溶劑是指溶劑分子和溶質(zhì)分子間相互作用很小的溶劑，也稱疏質(zhì)練習(xí)題下列溶劑哪些是極性溶劑？哪些是非極性溶劑？ CH3OH 液NH3 （CH3)2S=O CS2極性溶劑： 非

6、極性溶劑： 練習(xí)題下列溶劑哪些是極性溶劑？哪些是非極性溶 CH堿性溶劑 易接受質(zhì)子的溶劑酸性溶劑 很難與質(zhì)子結(jié)合但易給出質(zhì)子的溶劑兩性溶劑 既能給出質(zhì)子，又能接受質(zhì)子的溶劑質(zhì)子惰性溶劑 既不給出質(zhì)子又不接受質(zhì)子的溶劑(2)根據(jù)溶劑親質(zhì)子能力堿性溶劑 易接受質(zhì)子的溶劑(2)根據(jù)溶劑親質(zhì)（3）按化學(xué)結(jié)構(gòu)和官解團(tuán)分類烴類：常用作稀釋劑，與各種溶質(zhì)的相互的作用力極為微弱，如正已烷環(huán)已烷、煤油、石油醚、苯、甲苯、二甲苯。鹵代烴類：最常用的是CCl4和氯仿，此外：1,2二氯乙烯、三氯乙烯、氯苯，十分穩(wěn)定，不易燃燒，本身是阻燃劑，沸點(diǎn)低是很好萃取劑。醇類：低級醇類：如甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇，室溫下與任何比

7、例的水互溶。在水中的溶解度伯醇仲醇 叔醇。（3）按化學(xué)結(jié)構(gòu)和官解團(tuán)分類醚類：最常用的是乙醚，但其沸點(diǎn)低、揮發(fā)度大，具有麻醉作用，使用時(shí)須小心，一般在萃取中使用較多。酮類：如丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環(huán)乙酮，其化學(xué)穩(wěn)定性好。酯類：用作稀釋劑和萃取劑，如乙酸的酯類。但大多酯類易水解，磷酸酯對水解相對穩(wěn)定，如磷酸三丁酯使用日趨增多。含氮溶劑：二甲基甲酰胺、硝基苯、硝基甲烷。醚類：最常用的是乙醚，但其沸點(diǎn)低、揮發(fā)度大，具有麻醉作用，使（4）在涂料工業(yè)中，根據(jù)溶劑對樹脂的溶解能力不同分為活性溶劑,即真溶劑：即能使樹脂溶解，即能使樹脂變成分散的可溶劑狀態(tài)。大多是極性物質(zhì)，含有含氧官能團(tuán)，如脂肪酸酯、

8、酮類和乙二醇醚等。均有破壞氫鍵和偶極一偶極鍵的作用，阻止了凝聚。助溶劑，或稱潛溶劑:本身不能溶解樹脂，但當(dāng)有活性溶劑存在時(shí)，它能起到增加溶解能力的作用，并能使混合溶劑的溶解度參數(shù)與高分子化合物更接近，使之少凝聚、常為醇類。（4）在涂料工業(yè)中，根據(jù)溶劑對樹脂的溶解能力不同分為稀釋劑：用來調(diào)節(jié)粘度，降低樹脂一溶劑系統(tǒng)的間格，偶而亦能起到使樹脂溶解的作用，常為芳香族或脂肪族烴類。如烴類化合物對硝基纖維素來說是稀釋劑。稀釋劑：用來調(diào)節(jié)粘度，降低樹脂一溶劑系統(tǒng)的間格，偶而亦能起到涂料中使用溶劑目的 其目的是為了降低成膜物質(zhì)的粘度，便于施工，以得到均勻的保護(hù)涂層。這些溶劑在成膜之后，應(yīng)能全部蒸以除去，而無

9、殘留，故大多是揮發(fā)性有機(jī)液體。 涂料用的成膜物質(zhì)都是無定形的有機(jī)高聚物，用適當(dāng)溶劑溶解后，溶液的粘度隨濃度的增大而增大，控制溶液的粘度是由施工條件決定，而不是象一般化合物，有溶解度的限制。 要想達(dá)到最好的成膜性能，選擇溶劑是十分重要的。涂料中使用溶劑目的分子溶劑（分子熔融體，涉及分子間力）離子溶劑（熔鹽，涉及離子鍵）原子溶劑（低熔點(diǎn)金屬，涉及金屬鍵）(5) 按溶劑的液態(tài)結(jié)構(gòu)分類分子溶劑（分子熔融體，涉及分子間力）(5) 按溶劑的液態(tài)結(jié)構(gòu)按沸點(diǎn)可大致分為：低沸點(diǎn)溶劑（在常壓下，沸點(diǎn)低于100） 如：乙醚 中沸點(diǎn)溶劑（在常壓下，沸點(diǎn)在100-150之間） 如： 甲苯高沸點(diǎn)溶劑（在常壓下，沸點(diǎn)高于1

10、50） 如：DMSO(6)按溶劑的物理常數(shù)分類按沸點(diǎn)可大致分為：(6)按溶劑的物理常數(shù)分類質(zhì)子溶劑（又稱兩性溶劑）（有質(zhì)子自遞作用） 中性溶劑（均等兩性溶劑）（接受質(zhì)子和給出質(zhì) 子能力相同，如H2O） 堿性溶劑（親質(zhì)子溶劑）（易接受質(zhì)子，如NH3） 酸性溶劑（給質(zhì)子溶劑）（易給出質(zhì)子,如H2SO4、 HF）非質(zhì)子溶劑（無質(zhì)子自遞作用，如SO2、BrF3）(7)按溶劑的質(zhì)子傳遞情況分質(zhì)子溶劑（又稱兩性溶劑）（有質(zhì)子自遞作用）(7)按溶劑的質(zhì)子質(zhì)子溶劑：分子中含有可作為氫鍵給體的OH鍵或NH鍵的溶劑稱為質(zhì)子溶劑。非質(zhì)子溶劑：分子中沒有氫鍵給體的溶劑稱為非質(zhì)子溶劑。OH、NH鍵的O和N都有孤對電子，

11、因此質(zhì)子溶劑既是氫鍵給體，又是氫鍵受體，如H2O、ROH、RNH2等。非質(zhì)子溶劑不是氫鍵給體，有些是氫鍵受體，如CH3COCH3、HCON(CH3)2等；有些也不是氫鍵的受體，如C6H6、n-C7H16等。質(zhì)子溶劑：分子中含有可作為氫鍵給體的OH鍵或OH、NH溶質(zhì)和溶劑的相互作用溶質(zhì)能溶于溶劑，說明在溶液中溶質(zhì)和溶劑間存在相互作用。溶質(zhì)和溶劑間的作用力除來源于靜電引力，也可來源于廣義的酸堿的相互作用。如溶劑化作用、酸堿作用、偶極作用、氫鍵合作用、極化作用等。溶質(zhì)和溶劑的相互作用溶質(zhì)能溶于溶劑，說明在溶液中溶質(zhì)和溶劑間溶劑化作用1溶劑化在溶液中，溶質(zhì)被溶劑分子包圍的現(xiàn)象稱為溶劑化。例如：氯化鈉在

12、溶液中，結(jié)構(gòu)單元就是水化了的鈉離子（Na+）和氯離子（Cl-），即氯化鈉被水溶劑化。溶劑化作用1溶劑化2.溶劑化的本質(zhì)一個(gè)極性溶劑分子有帶部分正電荷的正端和帶部分負(fù)電荷的負(fù)端，如R-O-H。正離子與溶劑的負(fù)端，負(fù)離子與溶劑的正端互相吸引，稱為離子偶極作用，也稱為離子偶極鍵。離子偶極作用是溶劑化的本質(zhì)，一個(gè)離子可形成多個(gè)離子偶極鍵，結(jié)果是離子被溶劑化，被溶劑分子包圍。d+d-2.溶劑化的本質(zhì)一個(gè)極性溶劑分子有帶部分正電荷的正端和帶部分質(zhì)子溶劑的溶劑化作用除了離子偶極鍵作用外，往往還有氫鍵的作用。質(zhì)子溶劑的溶劑化作用除了離子偶極鍵作用3溶劑化的結(jié)果穩(wěn)定了離子，降低了離子的化學(xué)反應(yīng)活性。例如： 質(zhì)子

13、溶劑不僅穩(wěn)定正離子，還急劇地降低了負(fù)離子的反應(yīng)活性，因?yàn)樨?fù)離子的堿性及親核性是一致的。3溶劑化的結(jié)果穩(wěn)定了離子，降低了離子的化學(xué)反應(yīng)活性。 溶劑理論 1905年美國化學(xué)家佛蘭克林（E.C.Franklin）提出了酸堿的溶劑理論，如下定義酸堿：在某溶劑的溶液中，凡能解離產(chǎn)生該溶劑陽離子的物質(zhì)為酸；凡能解離產(chǎn)生該溶劑陰離子的物質(zhì)為堿。這一理論不僅概括了水溶液中的酸堿概念，而且把酸堿概念引入非水溶劑，例如在液氨中銨鹽（如 NH4Cl ）表現(xiàn)為酸，氨基化物（如N aNH2）表現(xiàn)為堿。 溶劑理論 同一種溶質(zhì)在不同溶劑中常常表現(xiàn)出不同的酸堿性，甚至相反的酸堿性質(zhì),說明溶液的酸堿性并不完全取決于溶質(zhì)，溶劑的

14、酸堿性也起很大作用。例如，乙酸在水中是弱酸，在液氨中是強(qiáng)酸，而在無水硫酸中則顯堿性。溶劑性質(zhì)對溶液酸堿性的影響 同一種溶質(zhì)在不同溶劑中常常表現(xiàn)出不同的酸堿性溶劑對溶質(zhì)氧化還原性的影響在不同溶劑中，溶質(zhì)的氧化還原性也受到溶劑本身氧化還原性質(zhì)的影響和限制。以液氨為例，電子在液氨溶液中能夠存在相當(dāng)長的時(shí)間。液氨中?？梢詫⑩c作為有機(jī)化合物的好的還原劑；而在水中，由于水優(yōu)先被鈉還原，則無法使鈉起到這一作用。另外，氨比水也更難氧化，在此溶液中，許多在水中不能使用的氧化劑可以使用，如O3 , O2- 能在液氨中存在和使用。溶劑對溶質(zhì)氧化還原性的影響 液氨溶液中的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 - 酸性溶液 （1 mol.L-

15、1 NH4+） 堿性溶液 （1 mol.L-1 NH2-） 電極反應(yīng) E/V 電極反應(yīng) E/V - Li+ + e Li -2.34 LiNH2 + e- Li + NH2- -2.70 K+ + e- K -2.04 K+ + e- K -2.04 Na+ + e- Na -1.89 NaNH2 + e- Na + NH2- -2.02NH4+e-NH3+1/2 H2 0.00 NH3 + e- NH2- + 1/2 H2 -1.59 Cu+ + e- Cu 0.36 1/2 N2+2NH3+3e-3NH2- -1.55 1/2 I2(s) + e- I- 1.26 1/2 I2(s) +

16、e- I- 1.26- 液氨溶液中的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 -溶劑的拉平效應(yīng)和區(qū)分效應(yīng) 若是幾種酸分別溶于同種溶劑中時(shí)，如果 酸中的質(zhì)子均完全解離變?yōu)槿軇┗|(zhì)子，則這幾種酸在這一溶劑中均表現(xiàn)為強(qiáng)酸，那么就稱這些酸被溶劑拉平了，即它們原有的酸性強(qiáng)度差別因溶劑無法區(qū)別而被拉平。這種將各種不同酸的強(qiáng)度拉平到溶劑化質(zhì)子水平的作用稱為拉平效應(yīng)。 如 HClO4、H2SO4、HNO3、HCl在水中都完全電離，表現(xiàn)為強(qiáng)酸，因此水是這些酸的拉平溶劑。溶劑的拉平效應(yīng)和區(qū)分效應(yīng) 若 如果在堿性較弱或酸性較強(qiáng)的溶劑中，這些酸的解離傾向就會(huì)受到限制，從而使它們的酸性強(qiáng)度有可能加以區(qū)別。這種能區(qū)分酸的強(qiáng)弱的作用稱為區(qū)分效應(yīng)。 例

17、如HClO4, HI, HBr, HCl 在水中完全按下式解離： HX + H2O H3O+ + X- 表現(xiàn)為強(qiáng)酸性，在水溶液中這些酸被拉平了，但在酸性比水強(qiáng)的溶劑中。 如果在堿性較弱或酸性較強(qiáng)的溶 如乙酸中，HClO4 仍為強(qiáng)酸，而HI, HBr, HCl就表現(xiàn)為弱酸。乙酸作為溶劑對這些酸具有區(qū)分效應(yīng)。 由此可知，酸的相對強(qiáng)度在堿性較強(qiáng)的溶劑中，易被拉平而無法區(qū)別，應(yīng)選擇在酸性較強(qiáng)的溶劑中加以比較。同樣道理，堿的相對強(qiáng)度在酸性較強(qiáng)溶劑中易被拉平，應(yīng)選擇在堿性較強(qiáng)溶劑中進(jìn)行比較。 如乙酸中，HClO4 仍為幾種溶質(zhì)在無機(jī)非水溶劑中的酸堿性 溶 劑 溶 質(zhì) H2O (l) NH3 (l) H2S

18、O4 (l) HF(l) HOAc 弱酸性 強(qiáng)酸性 堿 性 堿 性 HNO3 強(qiáng)酸性 強(qiáng)酸性 弱酸性 酸 性 HClO4 強(qiáng)酸性 強(qiáng)酸性 弱酸性 酸 性 幾種溶質(zhì)在無機(jī)非水溶劑中的酸堿性 鄉(xiāng)村屌絲MV夠堅(jiān)強(qiáng)欣賞一首歌曲：鄉(xiāng)村屌絲MV夠堅(jiān)強(qiáng)欣賞一首歌曲： 溶劑萃取是溶劑的另一大用途，它是一種分離過程。根據(jù)用溶劑處理的物質(zhì)性質(zhì)（氣體、固體），萃取分為氣體吸收，液液萃取，液固萃取。 煉油氣或天然氣用一（或二）乙醇胺處理除去H2S氣體吸收。 從苯,甲苯或二甲苯生產(chǎn)的產(chǎn)品中用乙醇-水，N甲基吡咯酮乙二醇等萃取芳香族化合物液一液萃取。 將硫酸通過礦床，從礦石中滲洗出硫酸銅 液固萃?。翰捎靡后w溶劑從固體中分

19、離出一種或多種溶質(zhì)。萃 取 溶劑萃取是溶劑的另一大用途， 水相中被萃取物濃度改變時(shí)，則被萃取物在有機(jī)相的濃度也要發(fā)生變化?？捎?jì)算分配比。 在一定溫度下，被萃取物質(zhì)在兩相的分配達(dá)到平衡時(shí)，以該物質(zhì)在有機(jī)相的濃度和它在水相的濃度關(guān)系作圖，可得曲線，稱為萃取等溫線，也叫萃取平衡線。萃取飽和容量單位：被萃取物質(zhì)量g/L有機(jī)相體積（萃取劑摩爾數(shù)）。飽和度：有機(jī)相中的實(shí)際容量與飽和容量之比，一般1。一、萃取等溫線，飽和容量與飽和度有機(jī)相中金屬濃度水相中金屬濃度飽和 水相中被萃取物濃度改變時(shí)，則被萃取物在有二、萃取體系按有無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，萃取體系可分為有反應(yīng)萃取或無反應(yīng)萃取兩大類。大多發(fā)生反應(yīng)萃取。（1）中

20、性溶劑化配合萃取特征：被萃取物是以中性分子形式與萃取劑作用；萃取劑本身也是以中性分子形式發(fā)生萃合作用；生成的萃合物是一種中性溶劑化配合物。（2）陽離子交換萃取特征：萃取劑是一種有機(jī)弱酸；被萃物是以陽離子或正電荷原子基團(tuán)被萃??；萃取反應(yīng)是陽離子交換。（3）金屬配陰離子萃取特征：被萃金屬以配陰離子形式與帶相反電荷的大的有機(jī)陽離子形成疏水性的離子締合體而進(jìn)入有機(jī)相。二、萃取體系三、萃取過程的影響因素（1）空腔效應(yīng)：形成空腔所需能力小則萃取容易。（2）離子水化作用：金屬離子在溶液中以水化存在，為進(jìn)入有機(jī)相必須去掉包圍金屬離子的水分子層，電荷高，半徑小，水化程度高，萃取難。（3）金屬離子的水解或水解聚合

21、作用：如以氫氧化物萃取時(shí)水解作用強(qiáng)萃取就強(qiáng)，分配比增大，否則弱。（4）鹽析作用：如果鹽析劑與被萃取的金屬的中性分子或配合陰離子有共同的陰離子，則萃取容易，分配比增大。（5）水相中添加其他配合劑的作用：分配比大或小視具體情況。三、萃取過程的影響因素（6）喪失親水性作用：分配比增加。（7）協(xié)萃作用：2種萃取劑組成的混合體系的分配比大于單獨(dú)萃取時(shí)的分配比之和，稱協(xié)萃效應(yīng)。（8）稀釋劑：影響萃取常數(shù)。（9）極性改善劑：本質(zhì)與稀釋劑一樣。（10）溫度：萃合常數(shù)發(fā)生變化。放熱反應(yīng)則萃合常數(shù)隨溫度升高而降低。（6）喪失親水性作用：分配比增加。四、影響萃取速度的因素 攪拌速度及界面積； 溫度； 水相成分； 有

22、機(jī)相組成。四、影響萃取速度的因素五、萃取方式的選擇 通常一級萃取常常不能達(dá)到分離、提純和富集的目的，而需要多級萃取。 二級萃?。簩⒁患壿腿『蟮乃嗯c另一分有機(jī)相充分接觸，平衡后再分相，稱為二級萃取。以此類推分多級萃取。 這種水相與有機(jī)相多次接觸，從而大大提高分離效果的萃取工藝稱為串級萃取。并流萃取：特殊情況才用。逆流萃?。海ㄓ猛咀顝V）提取單一有價(jià)金屬離子。分餾萃?。海ㄓ猛咀顝V）同時(shí)得到多種純物質(zhì)?；亓鬏腿。禾厥馇闆r才用。錯(cuò)流萃?。旱玫郊儺a(chǎn)品，但收率低，試劑消耗大。五、萃取方式的選擇六、萃取劑選擇的注意事項(xiàng)1、 萃取時(shí)選用的萃取劑S要有選擇性，S的溶解能力應(yīng)比(本身溶劑)B 的溶解性要好，即溶質(zhì)A分配系數(shù)在S中之濃度比A在B中之比應(yīng)盡量大。分配系數(shù)愈大，用的溶劑愈少。換句話說，即A在S中的溶解度要大，而A在B中的量應(yīng)盡量小。2、萃取液和殘液的密度差盡可能大，分離迅速