怎樣使用干燥劑

                                                             圣賓儀器科技上海有限公司

           一些溶劑因?yàn)榉N種原因總是含有雜質(zhì)，這些雜質(zhì)如果對溶劑的使用目的沒有什么影響的話，可直接使用。可是在進(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，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)減少到對使用目的沒有防礙的限度。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)時作為副產(chǎn)物帶入的，其次在保存的過程中吸潮也會混入水分。水的存在不僅對許多化學(xué)反應(yīng)，就是對重結(jié)晶，萃取，洗滌等一系列的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作都會帶來不佳的影響。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)時有時往往加入水分，但在*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*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，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，還要考慮倒干燥速度，干燥效果和干燥劑的吸水量。在具體使用時，酸性物質(zhì)的干燥*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)，對干燥速度的影響加以考慮。干燥劑的用量應(yīng)稍有過剩。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)行過濾，但過濾時間太長或周圍的濕度過大會再次吸濕而使水分混入，因此，有時可采用與大氣隔絕的特殊的過濾裝置。有的干燥劑操作危險時，可在**箱內(nèi)進(jìn)行。**箱在置有干燥劑，使箱內(nèi)充分干燥（我知道是無水五氧化二磷），或吹入干燥空氣或氮?dú)狻Ｊ褂梅肿雍Y或活性氧化鋁等干燥劑時應(yīng)添在玻璃管內(nèi)，溶劑自上向下流動進(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：
① 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。注意用于鹵代烴時有爆炸危險，優(yōu)良不能使用。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。 
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。②中性干燥劑 
CaSO4，NaSO4，MgSO4：適用于烴，鹵代烴，醚，酯，酰胺，腈等溶劑的干燥。CuSO4：無水硫酸銅為白色，含有5個分子的結(jié)晶水時變成藍(lán)色，常用檢測溶劑中微量水分。
CuSO4適用于醇，醚，酯，低級脂肪酸的脫水，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，會發(fā)生硫化氫和磷化氫等惡臭氣體 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。活性氧化鋁：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3－1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3－1各種干燥劑的吸濕能力
③ 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，一般慢慢回流，一面吹入充分干燥的空氣或氮?dú)猓瑲怏w帶走溶劑中的水分，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，乙酸脫水克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分子篩，10埃的稱13X分子篩。表3－2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，其裝置，器皿等材料的選擇對溶劑的純度有影響，一般使用玻璃儀器較好。
表3－2 各種分子篩所吸附的主要分子 
（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。精制時用濃硫酸洗滌數(shù)次至無雜色為止，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。 
（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時往往有過氧化物生成，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)時水，原料，酸性物等雜質(zhì)，脫水后通過分餾達(dá)到精制的目的。在有還原性物質(zhì)存在時，加入高錳酸鉀固體，搖動，放置3～4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，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
①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，蒸餾燒瓶內(nèi)應(yīng)保持少量殘液，以防止爆炸。②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。③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jia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，用過量的氫氧化鉀分解。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活性氧化鋁，并用冷凍劑冷卻液化得到純品。 
三jia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jia胺。
④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。二甲亞碸用分子篩或氫氧化鈣脫水后，用玻璃蒸餾器精餾。
（12）無機(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2－3小時，在分餾精制。
（11）無機(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2－3小時，在分餾精制。
干燥劑使用指南  
                                                                                                                                                              本篇轉(zhuǎn)載至實(shí)驗(yàn)之家