干燥剂
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ห้องสมุดไป่ตู้
干燥和干燥剂的使用
有机化合物在进行波普分析或定性、定量化学分析之前以及固体有机物在测定熔点前，都必须使它完全干燥，否则将会影响结果的准确性。液体有机物在蒸馏前也常要先进行干燥以除去水分，这样可以使液体沸点以前的馏分大大减少；有时也是为了破坏某些液体有机物与水生成的共沸化合物。另外很多有机化学反应需要在“绝对”无水条件下进行，不但所有的原料及溶剂要干燥，而且尚要防止空气中潮气浸入反应容器。因此在有机化学实验中，试剂和产品的干燥具有十分重要的意义。
以最常用的乙醚和苯两种溶液作为例子。水在乙醚中的溶解度在室温时约为1—1.5%，如用无水氯化钙来干燥100ml含水的乙醚时，假定无水氯化钙全部转变为六水合物，这时的吸水容量是0.97，即1克无水氯化钙大约可吸去0.97克水，因此无水氯化钙的理论用量至少为1克。但实际上则远较1克为多。这是因为萃取时，在乙醚层中的水分不可能完全分净，其中还有悬浮的微细水滴。另外达到高水合物需要的时间很长，往往不能达到它应有的吸水容量，因而干燥剂的实际用量是大大的过量的。一般对于含亲水性基团的（如醇、醚、胺等）化合物，所用的干燥剂过量要多些，不含亲水性基团的化合物（如烃和卤代烃等）可过量少些。由于干燥剂也能吸附一部分液体，所以干燥剂的用量要控制得严些。必要时，宁可先加入一些干燥剂静置一段时间，过滤后再加入新的干燥剂；或先用吸水量大的干燥剂干燥，过滤后再用干燥效能强的干燥剂。一般干燥剂的用量为每10ml液体约需0.5-1克。但由于液体中的水分含量不等，干燥剂的质量不同，干燥剂的颗粒大小和干燥时的温度不同以及干燥剂也能吸收一些副产物（如氯化钙吸收醇）等等，因此很难规定具体的数量。
表1各类有机物常用的干燥剂
?
化合物类型 ?
干 燥 剂 烃 CaC12 、 Na 、P2O5 卤代烃 CaC12、MgSO4 、、P2O5、Na2SO4 醇 K2CO3、MgSO4、CaO、Na2SO4 醚 CaC12、Na、P2O5 醛 MgSO4、Na2SO4 酮 K2CO3、CaC12、MgSO4、Na2SO4 酸、酚 MgSO4、Na2SO4 酯 K2CO3、MgSO4、Na2SO4 胺 KOH、NaOH、K2CO3、CaO、 硝基化合物 CaC12、MgSO4、Na2SO4 2.干燥剂的用量
在使用干燥剂时，还要考虑干燥剂的吸水容量和干燥性能。吸水容量是指单位重量干燥剂所吸得水量；干燥效能是指达到平衡是液体干燥的程度，对于形成水合物的无机盐干燥剂采用吸水后结晶水的蒸汽压来表示。例如，硫酸钠形成10个结晶水的水合物，其吸水容量达1.25.氯化钙再多能形成6个结晶水的水合物，其吸水容量为0.97。两者在25℃时水蒸气压分别为1.92及0.30毫米汞柱。因此，硫酸钠的吸水量较大，但干燥效能弱；而氯化钙的吸水量较小，但干燥效能强。所以在干燥含水量较多而又不易干燥的（含有亲水性基团）化合物时，常先用吸水量较大的干燥剂除去大部分水分，然后再用干燥效能强的干燥剂干燥。通常第二类干燥剂的干燥效能较第一类为高，但吸水容量较小，所以都是用第一类干燥剂干燥后，再用第二类干燥剂除去残留的微量水分，而且只是在需要彻底干燥的情况下才使用第二类干燥剂。此外选择干燥剂还要考虑干燥速度和价格。常用过自己的性能见表1：
用无水硫酸镁来干燥含水的有机液体时，无论加入多少量的无水硫酸镁，在25℃时所能达到的最低水蒸气压力为1毫米汞柱，也就是说全部除去水分是不可能的。如加入的量过多，将会使有机液体的吸附损失更多；如加入的量不足，不能达到一水合物，则其蒸汽压力就要比1毫米汞柱高。这说明了在萃取时为什么一定要将水层尽可能分离干净，在蒸馏时为什么会有沸点前的馏分。通常这类干燥剂成为水合物需要一 定的平衡时间，这就是液体有机物进行干燥时为什么要放置较久的道理。因为它吸收水分是可逆的，温度升高时蒸汽压也升高，因此液体有机物在进行蒸馏以前，必须将这类干燥剂滤除。
3、实验操作
利用分馏或利用二元或三元共沸混合物来除去水分属于物理方法。对于不与水生成共沸混合物的液体有机物，例如甲醇和水的混合物，由于沸点相差较大，用精密分馏柱即可完全分开。有时利用某些有机物可与水形成共沸化合物的特性，向待干燥的有机物中加入另一有机物，利用此有机物与水形成最低共沸点的性质，在蒸馏时逐渐将水带出，从而达到干燥的目的。例如，工业上制备无水乙醇的方法之一就是将苯加入95%乙醇中进行共沸蒸馏。
（二）液体有机化合物的干燥
1.干燥剂的选择
液体有机化合物的干燥，通常是将干燥剂直接与之接触，因而使用的干燥剂必须不与该物质发生化学反应或催化作用，不溶解于该液体中。例如酸性物质不能用碱性干燥剂，碱性物质也不能用酸性干燥剂。有的干燥剂能与某些被干燥的物质生成络合物。如氯化钙易与醇类。胺类形成络合物，因而不能用来干燥这些液体。强碱性干燥剂如氧化钙、氢氧化钠能催化某些醛类或酮类发生缩合、自动氧化等反应，也能使脂类或酰胺类发生水解反应。氢氧化钾（钠）还能显著地溶解于低级醇中。
（ 一 ）基本原理
干燥方法大致可以分为物理法和化学法两种。物理法有吸附、分馏、利用共沸蒸馏将水分带走等方法。近年来还常用离子交换树脂和分子筛等来进行脱水干燥。化学法是以干燥剂来进行去水，其去水作用又可分为两类：（ 1）能与水可逆地结合生成水合物，如氯化钙、硫酸镁等；（ 2）与水发生不可逆的化学反应而生成一个新的化合物，如金属钠、五氧化二磷。目前应用最广泛的是第一类干燥剂。下面以无水硫酸镁为例讨论这类干燥剂的作用。
硅胶干燥剂---主要成分是二氧化硅，由天然矿物经过提纯加工而成粒状或珠状。作为干燥剂，它的微孔结构（平均为2A。）对水分子具有良好的亲和力。硅胶最适合的吸湿环境为室温（20~32）、高湿（60~90%），它能使环境的相对湿度降低至40%左右。
粘土干燥剂（蒙脱石）---外观形状为灰色小球，最适宜在50℃以下的环境中吸湿。当温度高于50℃，粘土的"放水"程度便大于"吸水"程度。但粘土的优势在于价格便宜。
分子筛干燥剂---它是人工合成且对水分子有较强吸附性的干燥剂产品。分子筛的孔径大小可通过加工工艺的不同来控制，除了吸附水气，它还可以吸附其它气体。在230℃以上的高温情况下，仍能很好的容纳水分子。优点：适应性强。缺点：吸湿率低，环保差（不可降解）。
?酸性干燥剂：浓硫酸（硫化氢、碘化氢不行），五氧化二磷，可以干燥中性或酸性气体。
碱性干燥剂：碱石灰（氧化钙和氢氧化钠的混合物），氧化钙，固体氢氧化钠，金属钠（卤代烃不可）可以干燥中性或碱性气体。
中性干燥剂：氯化钙（氨气不行），硅胶，无水硝酸镁可以干燥中性、碱性或酸性气体。
无水硫酸镁 无水硫酸钠
干燥和干燥剂的使用
有机化合物在进行波普分析或定性、定量化学分析之前以及固体有机物在测定熔点前，都必须使它完全干燥，否则将会影响结果的准确性。液体有机物在蒸馏前也常要先进行干燥以除去水分，这样可以使液体沸点以前的馏分大大减少；有时也是为了破坏某些液体有机物与水生成的共沸化合物。另外很多有机化学反应需要在“绝对”无水条件下进行，不但所有的原料及溶剂要干燥，而且尚要防止空气中潮气浸入反应容器。因此在有机化学实验中，试剂和产品的干燥具有十分重要的意义。
以最常用的乙醚和苯两种溶液作为例子。水在乙醚中的溶解度在室温时约为1—1.5%，如用无水氯化钙来干燥100ml含水的乙醚时，假定无水氯化钙全部转变为六水合物，这时的吸水容量是0.97，即1克无水氯化钙大约可吸去0.97克水，因此无水氯化钙的理论用量至少为1克。但实际上则远较1克为多。这是因为萃取时，在乙醚层中的水分不可能完全分净，其中还有悬浮的微细水滴。另外达到高水合物需要的时间很长，往往不能达到它应有的吸水容量，因而干燥剂的实际用量是大大的过量的。一般对于含亲水性基团的（如醇、醚、胺等）化合物，所用的干燥剂过量要多些，不含亲水性基团的化合物（如烃和卤代烃等）可过量少些。由于干燥剂也能吸附一部分液体，所以干燥剂的用量要控制得严些。必要时，宁可先加入一些干燥剂静置一段时间，过滤后再加入新的干燥剂；或先用吸水量大的干燥剂干燥，过滤后再用干燥效能强的干燥剂。一般干燥剂的用量为每10ml液体约需0.5-1克。但由于液体中的水分含量不等，干燥剂的质量不同，干燥剂的颗粒大小和干燥时的温度不同以及干燥剂也能吸收一些副产物（如氯化钙吸收醇）等等，因此很难规定具体的数量。
表1各类有机物常用的干燥剂
?
化合物类型 ?
干 燥 剂 烃 CaC12 、 Na 、P2O5 卤代烃 CaC12、MgSO4 、、P2O5、Na2SO4 醇 K2CO3、MgSO4、CaO、Na2SO4 醚 CaC12、Na、P2O5 醛 MgSO4、Na2SO4 酮 K2CO3、CaC12、MgSO4、Na2SO4 酸、酚 MgSO4、Na2SO4 酯 K2CO3、MgSO4、Na2SO4 胺 KOH、NaOH、K2CO3、CaO、 硝基化合物 CaC12、MgSO4、Na2SO4 2.干燥剂的用量
在使用干燥剂时，还要考虑干燥剂的吸水容量和干燥性能。吸水容量是指单位重量干燥剂所吸得水量；干燥效能是指达到平衡是液体干燥的程度，对于形成水合物的无机盐干燥剂采用吸水后结晶水的蒸汽压来表示。例如，硫酸钠形成10个结晶水的水合物，其吸水容量达1.25.氯化钙再多能形成6个结晶水的水合物，其吸水容量为0.97。两者在25℃时水蒸气压分别为1.92及0.30毫米汞柱。因此，硫酸钠的吸水量较大，但干燥效能弱；而氯化钙的吸水量较小，但干燥效能强。所以在干燥含水量较多而又不易干燥的（含有亲水性基团）化合物时，常先用吸水量较大的干燥剂除去大部分水分，然后再用干燥效能强的干燥剂干燥。通常第二类干燥剂的干燥效能较第一类为高，但吸水容量较小，所以都是用第一类干燥剂干燥后，再用第二类干燥剂除去残留的微量水分，而且只是在需要彻底干燥的情况下才使用第二类干燥剂。此外选择干燥剂还要考虑干燥速度和价格。常用过自己的性能见表1：
用无水硫酸镁来干燥含水的有机液体时，无论加入多少量的无水硫酸镁，在25℃时所能达到的最低水蒸气压力为1毫米汞柱，也就是说全部除去水分是不可能的。如加入的量过多，将会使有机液体的吸附损失更多；如加入的量不足，不能达到一水合物，则其蒸汽压力就要比1毫米汞柱高。这说明了在萃取时为什么一定要将水层尽可能分离干净，在蒸馏时为什么会有沸点前的馏分。通常这类干燥剂成为水合物需要一 定的平衡时间，这就是液体有机物进行干燥时为什么要放置较久的道理。因为它吸收水分是可逆的，温度升高时蒸汽压也升高，因此液体有机物在进行蒸馏以前，必须将这类干燥剂滤除。
3、实验操作
利用分馏或利用二元或三元共沸混合物来除去水分属于物理方法。对于不与水生成共沸混合物的液体有机物，例如甲醇和水的混合物，由于沸点相差较大，用精密分馏柱即可完全分开。有时利用某些有机物可与水形成共沸化合物的特性，向待干燥的有机物中加入另一有机物，利用此有机物与水形成最低共沸点的性质，在蒸馏时逐渐将水带出，从而达到干燥的目的。例如，工业上制备无水乙醇的方法之一就是将苯加入95%乙醇中进行共沸蒸馏。
（二）液体有机化合物的干燥
1.干燥剂的选择
液体有机化合物的干燥，通常是将干燥剂直接与之接触，因而使用的干燥剂必须不与该物质发生化学反应或催化作用，不溶解于该液体中。例如酸性物质不能用碱性干燥剂，碱性物质也不能用酸性干燥剂。有的干燥剂能与某些被干燥的物质生成络合物。如氯化钙易与醇类。胺类形成络合物，因而不能用来干燥这些液体。强碱性干燥剂如氧化钙、氢氧化钠能催化某些醛类或酮类发生缩合、自动氧化等反应，也能使脂类或酰胺类发生水解反应。氢氧化钾（钠）还能显著地溶解于低级醇中。
（ 一 ）基本原理
干燥方法大致可以分为物理法和化学法两种。物理法有吸附、分馏、利用共沸蒸馏将水分带走等方法。近年来还常用离子交换树脂和分子筛等来进行脱水干燥。化学法是以干燥剂来进行去水，其去水作用又可分为两类：（ 1）能与水可逆地结合生成水合物，如氯化钙、硫酸镁等；（ 2）与水发生不可逆的化学反应而生成一个新的化合物，如金属钠、五氧化二磷。目前应用最广泛的是第一类干燥剂。下面以无水硫酸镁为例讨论这类干燥剂的作用。
硅胶干燥剂---主要成分是二氧化硅，由天然矿物经过提纯加工而成粒状或珠状。作为干燥剂，它的微孔结构（平均为2A。）对水分子具有良好的亲和力。硅胶最适合的吸湿环境为室温（20~32）、高湿（60~90%），它能使环境的相对湿度降低至40%左右。
粘土干燥剂（蒙脱石）---外观形状为灰色小球，最适宜在50℃以下的环境中吸湿。当温度高于50℃，粘土的"放水"程度便大于"吸水"程度。但粘土的优势在于价格便宜。
分子筛干燥剂---它是人工合成且对水分子有较强吸附性的干燥剂产品。分子筛的孔径大小可通过加工工艺的不同来控制，除了吸附水气，它还可以吸附其它气体。在230℃以上的高温情况下，仍能很好的容纳水分子。优点：适应性强。缺点：吸湿率低，环保差（不可降解）。
?酸性干燥剂：浓硫酸（硫化氢、碘化氢不行），五氧化二磷，可以干燥中性或酸性气体。
碱性干燥剂：碱石灰（氧化钙和氢氧化钠的混合物），氧化钙，固体氢氧化钠，金属钠（卤代烃不可）可以干燥中性或碱性气体。
中性干燥剂：氯化钙（氨气不行），硅胶，无水硝酸镁可以干燥中性、碱性或酸性气体。
无水硫酸镁 无水硫酸钠