分子筛与溶剂干燥
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THF的干燥THF+CaCl2把瓶口塞好,处理十二小时以上(过夜),次日做钠丝, 把钠切下来, 包在纸里, 用空瓶碾成大薄片,用剪刀直接把钠绞成钠丝落入瓶中, 要快. 加入一匙二苯甲酮, 这是一种指示剂, 遇水无色, 无水时显蓝色.在氮气保护下搅拌回流至深蓝色。
搅拌可明显缩短干燥时间。
(二)溶剂脱水常用的干燥剂①金属,金属氢化物Al,Ca,Mg:常用于醇类溶剂的干燥Na,K:适用于烃,醚,环己胺,液氨等溶剂的干燥。
注意用于卤代烃时有爆炸危险,绝对不能使用。
也不能用于干燥甲醇,酯,酸,酮,醛与某些胺等。
醇中含有微量的水分可加入少量金属钠直接蒸馏。
CaH:一克氢化钙定量与0.85克水反应,因此比碱金属,五氧化二磷干燥效果好。
适用于烃,卤代烃,醇,胺,醚等,特别是四氢呋喃等环醚,二甲亚碸,六甲基磷酰胺等溶剂的干燥。
有机反应常用的极性非质子溶剂也是用此法进行干燥的。
LiAlH4:常用醚类等溶剂的干燥。
②中性干燥剂CaSO4,NaSO4,MgSO4:适用于烃,卤代烃,醚,酯,硝基甲烷,酰胺,腈等溶剂的干燥。
CuSO4:无水硫酸铜为白色,含有5个分子的结晶水时变成蓝色,常用检测溶剂中微量水分。
CuSO4适用于醇,醚,酯,低级脂肪酸的脱水,甲醇与CuSO4能形成加成物,故不宜使用。
CaC2:适用于醇干燥。
注意使用纯度差的碳化钙时,会发生硫化氢和磷化氢等恶臭气体CaCl2:适用于干燥烃,卤代烃,醚硝基化合物,环己胺,腈,二硫化碳等。
CaCl2能于伯醇,甘油,酚,某些类型的胺,酯等形成加成物,故不适用。
活性氧化铝:适用于烃,胺,酯,甲酰胺的干燥。
分子筛:分子筛在水蒸气分,分子筛在各种干燥剂中,其吸湿能力仅次于五氧化二磷。
由于各种溶剂的几乎都可以用分子筛脱水,故在实验室和工业上获得广泛的应用四氢呋喃与水能混溶,并常含有少量水分及过氧化物。
如要制得无水四氢呋喃,可用氢化铝锂在隔绝潮气下回流(通常1000mL约需2~4g氢化铝锂)除去其中的水和过氧化物,然后蒸馏,收集66℃的馏分蒸馏时不要蒸干,将剩余少量残液即倒出)。
干燥干燥是有机化学实验室中最常用到的重要操作之一,其目的在于除去化合物中存在的少量水分或其他溶剂。
液体中的水分会与液体形成共沸物,在蒸馏时就有过多的“前馏分”,造成物料的严重损失;固体中的水分会造成熔点降低,而得不到正确的测定结果。
试剂中的水分会严重干扰反应,如在制备格氏试剂或酰氯的反应中若不能保证反应体系的充分干燥就得不到预期产物;而反应产物如不能充分干燥,则在分析测试中就得不到正确的结果,甚至可能得出完全错误的结论。
所有这些情况中都需要用到干燥。
干燥的方法因被干燥物料的物理性质、化学性质及要求干燥的程度不同而不同,如果处置不当就不能得到预期的效果。
1.液体的干燥实验室中干燥液体有机化合物的方法可分为物理方法和化学方法两类。
(1)物理干燥法①分馏法:可溶于水但不形成共沸物的有机液体可用分馏法干燥,如实验4那样。
②共沸蒸(分)馏法:许多有机液体可与水形成二元最低共沸物(见书末附录3),可用共沸蒸馏法除去其中的水分,其原理见第74~77页。
当共沸物的沸点与其有机组分的沸点相差不大时,可采用分馏法除去含水的共沸物,以获得干燥的有机液体。
但若液体的含水量大于共沸物中的含水量,则直接的蒸(分)馏只能得到共沸物而不能得到干燥的有机液体。
在这种情况下常需加入另一种液体来改变共沸物的组成,以使水较多较快地蒸出,而被干燥液体尽可能少被蒸出。
例如,工业上制备无水乙醇时,是在95%乙醇中加入适量苯作共沸蒸馏。
首先蒸出的是沸点为℃的三元共沸物,含苯、水、乙醇的比例为74∶∶。
在水完全蒸出后,接着蒸出的是沸点为℃的二元共沸物,其中苯与乙醇之比为∶。
当苯也被蒸完后,温度上升到℃,蒸出的是无水乙醇。
③ 用分子筛干燥:分子筛是一类人工制作的多孔性固体,因取材及处理方法不同而有若干类别和型号,应用最广的是沸石分子筛,它是一种铝硅酸盐的结晶,由其自身的结构,形成大量与外界相通的均一的微孔。
化合物的分子若小于其孔径,可进入这些孔道;若大于其孔径则只能留在外面,从而起到对不同种分子进行“筛分”的作用。
分子筛及其在溶剂脱水中的应用一、分子筛的品种型号分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体,它是由SiO和AIO四面体组成和框架结构。
在分子筛晶格中存在金属阳离子(如Na,K,Ca等),以平衡四面体中多余的负电荷。
分子筛的类型按其晶体结构主要分为:A型,X型,Y型等。
A型主要成分是硅铝酸盐,孔径为4A(1A=10 -10 米),称为4A(又称纳A型)分子筛;用Ca2+交换4A分子筛中的Na+,形成5A的孔径,即为5A(又称钙A型)分子筛;用K+交换4A分子筛的Na+,形成3A的孔径,即为3A(又称钾A型)分子筛。
X型硅铝酸盐的晶体结构不同(硅铝比大小不一样),形成孔径为9—10A的分子筛晶体,称为13X(又称钠X型)分子筛;用Ca2+交换13X分子筛中的Na+,形成孔径为9A的分子筛晶体,称为10X(又称钙X型)分子筛Y型Y型分子筛具有X型分子筛烃似的晶体结构,但化学组成不同(硅铝比较大)通常用于催化领域。
二、分子筛的主要特性1、物理特性:比热:约0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX℃导热系数(脱水物):2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃水吸附热:约3780KJ/Kg(915Kcal/Kg)2、热稳定性和化学稳定性:分子筛能承受600—700℃的短暂高温,但再生温度一般在400℃以下。
分子筛可在PH值5-10范围的介质中使用;在盐溶液中能交换某些金属阳离子。
3、分子筛的特性分子筛是一类结晶的硅铝酸盐,由于它具有均一的孔径和极高的比表面积,所以具有许多优异的特点。
(1)按分子的大小和形状不同的选择吸附作用,即只吸附那些小于分子筛孔径的分子。
(2)对于小的极性分子和不饱和分子,具有选择吸附性能,极性越大,不饱和度越高,其选择吸附性越强。
(3)具有强烈的吸水性。
哪怕在较高的温度、较大的空速和含水量较低的情况下,仍有相当高的吸水容量。
3.1、基本特性:a)分子筛对水或各种气,液态化合物可逆吸附及脱附。
化学供应商提供的常用试剂仅可满足一般化学反应的需要。
为了确保一些有机合成反应的顺利进行,常常要对试剂进行进一步的纯化处理。
常用的溶剂处理方法是蒸馏。
如果反应要求仅仅是无水,可在冷凝管上加干燥管,油封或充氮气球即可,如果需要达到无水无氧的条件,溶剂则需要脱氧处理。
一般在氮气氛下进行。
试剂级溶剂的纯化无水的试剂级溶剂常有足够的纯度,有时可以不用蒸馏。
为保证充分的干燥度,可在储藏时向其加入活性分子筛。
欲使溶剂脱氧,可利用注射器或玻璃管向其中鼓入氮气约五分钟。
一般溶剂的纯化大多数溶剂,只要在惰性气氛中将其从干燥剂中蒸馏出来,就可以达到足够的纯度。
1. 烷烃如己烷、戊烷等。
首先用浓硫酸洗涤几次以除去烯烃,水洗,CaCl2干燥,必要时用钠丝或P2O5干燥,蒸馏。
存放于带塞的试剂瓶中。
2. 芳香烃类如苯、甲苯、二甲苯等。
CaCl2干燥,必要时用钠丝或P2O5干燥,蒸馏。
存放于带塞的试剂瓶中。
3. 氯代烷烃类如二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷等。
水洗除去醇等,CaCl2干燥,在P2O5,或CaH2中回流蒸出。
绝对不能用钠丝干燥,否则会发生爆炸。
长期储藏应放于密闭的瓶中,并保存于黑暗中。
4. 醚类及呋喃类如乙醚、四氢呋喃等。
许多醚类在和空气接触下会慢慢生成不易挥发且结构不明的过氧化物。
过氧化物在加热下容易分解而爆炸。
因此贮藏过久的醚类和呋喃类化合物在使用前,尤其是在蒸馏前应当检验是否有过氧化物的存在。
检验的方法:用包含一滴淀粉指示剂的1 mL 10% KI 溶液和10 mL 醚液混合,没有颜色变化,则没有过氧化物。
或者用1%硫酸亚铁铵溶液,硫酸亚铁和硫氰化钾溶液测试。
若有,则加入5% FeSO4或偏亚硫酸氢钠溶液于醚中并摇动,使过氧化物分解。
CaCl2预干燥,在钠丝或LiAlH4中回流蒸出。
储藏于密闭的瓶中,并保存于阴凉黑暗中。
常用有机溶剂的纯化-乙醚沸点34.51℃,折光率1.3526,相对密度0.71378。
溶剂使用及处理注意事项一、有机试剂及溶剂实验室有机溶剂可使人体产生不良影响,应谨慎处理,从事有机溶剂作业时应注意以下几点:(1)有机溶剂、试剂的容器不论是否在使用中,都应随手盖紧,防止吸潮、挥发、分解等;(2)新领溶剂必须标明领用日期、领用人,一瓶用完后再开新的,对未使用过的溶剂、试剂一定要查明相关性质,如温度、湿度、氧气等敏感性及潜在危险性;(3)作业场所(包括实验桌和通风厨)只可存放当天所需使用的有机溶剂,并放在通风下风处。
尽可能在上风位置工作,以避免吸入有机溶剂之气体;(4)必须戴用防护手套,尽可能避免皮肤直接接触;(5)作业场所之通风换气设施在作业时间内不得停止运转;(6)有机溶剂之废液不可任意倾倒,应倒入指定之存放的容器内;(7)做易燃品的蒸馏、回流等操作时要使用水浴等加热,严禁使用明火加热,要有专人看管负责,周围不得放置任何易燃品。
1.丙酮:易燃易挥发,与强氧化剂可发生剧烈反应,与浓过氧化氢低温下合成的TATP是一种烈性炸药。
其次,丙酮与氯仿不应混合,在碱性条件下两者会发生剧烈的放热反应,会导致强烈爆炸;2.石油醚:易燃易爆,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇到明火高热能引起燃烧爆炸。
切忌与氧化剂混放。
可以与高锰酸钾、氯酸钾等氧化剂强烈反应。
此外还可引起周围神经炎,对皮肤有强烈刺激性;3.四氢呋喃(THF):属于易燃液体,市售产品中都加入了稳定剂,这点一定要了解!未加稳定剂的四氢呋喃在氧化剂、接触空气或在光照条件下可生产具有潜在高爆炸性的过氧化物。
切忌与氧化剂、酸类、碱类(氢氧化钾、氢氧化钠)混储,与酸类接触能发生化学反应,与氢氧化钾、氢氧化钠混合反应剧烈。
蒸四氢呋喃的时候,切忌不要全部蒸干,有机过氧化物会被富集在残留渣中,极易发生爆炸, 通常情况下可以加入还原剂破坏过氧化物,如硼氢化钠,氢化锂铝,亚铜或亚铁盐等。
长期吸入可引起肝肾损害;4.乙醚:易燃易爆,遇到强氧化剂如:浓硫酸等氧化剂会发生爆炸。
干燥干燥是有机化学实验室中最常用到的重要操作之一,其目的在于除去化合物中存在的少量水分或其他溶剂。
液体中的水分会与液体形成共沸物,在蒸馏时就有过多的“前馏分”,造成物料的严重损失;固体中的水分会造成熔点降低,而得不到正确的测定结果。
试剂中的水分会严重干扰反应,如在制备格氏试剂或酰氯的反应中若不能保证反应体系的充分干燥就得不到预期产物;而反应产物如不能充分干燥,则在分析测试中就得不到正确的结果,甚至可能得出完全错误的结论。
所有这些情况中都需要用到干燥。
干燥的方法因被干燥物料的物理性质、化学性质及要求干燥的程度不同而不同,如果处置不当就不能得到预期的效果。
1.液体的干燥实验室中干燥液体有机化合物的方法可分为物理方法和化学方法两类。
(1)物理干燥法①分馏法:可溶于水但不形成共沸物的有机液体可用分馏法干燥,如实验4那样。
②共沸蒸(分)馏法:许多有机液体可与水形成二元最低共沸物(见书末附录3),可用共沸蒸馏法除去其中的水分,其原理见第74~77页。
当共沸物的沸点与其有机组分的沸点相差不大时,可采用分馏法除去含水的共沸物,以获得干燥的有机液体。
但若液体的含水量大于共沸物中的含水量,则直接的蒸(分)馏只能得到共沸物而不能得到干燥的有机液体。
在这种情况下常需加入另一种液体来改变共沸物的组成,以使水较多较快地蒸出,而被干燥液体尽可能少被蒸出。
例如,工业上制备无水乙醇时,是在95%乙醇中加入适量苯作共沸蒸馏。
首先蒸出的是沸点为64.85℃的三元共沸物,含苯、水、乙醇的比例为74∶7.5∶18.5。
在水完全蒸出后,接着蒸出的是沸点为68.25℃的二元共沸物,其中苯与乙醇之比为67.6∶32.4。
当苯也被蒸完后,温度上升到78.85℃,蒸出的是无水乙醇。
③ 用分子筛干燥:分子筛是一类人工制作的多孔性固体,因取材及处理方法不同而有若干类别和型号,应用最广的是沸石分子筛,它是一种铝硅酸盐的结晶,由其自身的结构,形成大量与外界相通的均一的微孔。
常用有机溶剂的纯化方法1. 甲醇(CH 3OH)工业甲醇含水量在0.5%~1%,含醛酮(以丙酮计)约0.1%。
由于甲醇和水不形成共沸混合物,因此可用高效精馏柱将少量水除去。
精制甲醇中含水0.1%和丙酮0.02%,一般已可应用。
若需含水量低于0.1%,可用3A 分子筛干燥,也可用镁处理(见绝对乙醇的制备)。
若要除去含有的羰基化合物,可在500mL 甲醇中加入25mL 糠醛和60mL10%NaOH 溶液,回流6~12小时,即可分馏出无丙酮的甲醇,丙酮与糠醛生成树脂状物留在瓶内。
纯甲醇b.p. 64.95℃,n D 20 1.3288,d 420 0.7914。
甲醇为一级易燃液体,应贮存于阴凉通风处,注意防火。
甲醇可经皮肤进入人体,饮用或吸入蒸气会刺激视神经及视网膜,导致眼睛失明,直到死亡。
人的半致死量LD 50为13.5g/kg ,经口服甲醇的致死量LD 为1g/kg ,15mL 可致失明。
2. 乙醇(CH 3CH 2OH)工业乙醇含量为95.5%,含水4.4%,乙醇与水形成共沸物,不能用一般分馏法去水。
实验室常用生石灰为脱水剂,乙醇中的水与生石灰作用生成氢氧化钙可去除水分,蒸馏后可得含量约99.5%的无水乙醇。
如需绝对无水乙醇,可用金属钠或金属镁将无水乙醇进一步处理,得到纯度可超过99.95%的绝对乙醇。
(1)无水乙醇(含量99.5%)的制备在500ml 圆底烧瓶中,加入95%乙醇200mL 和生石灰50g, 放置过夜。
然后在水浴上回流3小时,再将乙醇蒸出,得含量约99.5%的无水乙醇。
另外可利用苯、水和乙醇形成低共沸混合物的性质,将苯加入乙醇中,进行分馏,在64.9℃时蒸出苯、水、乙醇的三元恒沸混合物,多余的苯在68.3℃与乙醇形成二元恒沸混合物被蒸出,最后蒸出乙醇。
工业多采用此法。
(2)绝对乙醇(含量99.95%)的制备①用金属镁制备在250mL 的圆底烧瓶中,放置0.6g 干燥洁净的镁条和几小粒碘,加入10mL99.5%的乙醇,装上回流冷凝管。
化学实验常用干燥剂各科成绩的提高是同学们提高总体学习成绩的重要途径,大家一定要在平时的练习中不断积累,下面给大家分享一些关于化学实验常用干燥剂,希望对大家有所帮助。
常用干燥剂序号名称分子式吸水能力干燥速度酸碱性再生方式1 硫酸钙 CaSO4 小快中性在163℃(脱水温度)下脱水再生2 氧化钡 BaO - 慢碱性不能再生3 五氧化二磷 P2O5 大快酸性不能再生4 氯化钙(熔融过的) CaCl2 大快含碱性杂质200℃下烘干再生5 高氯酸镁 Mg(ClO4)2 大快中性烘干再生(251℃分解)6 三水合高氯酸镁Mg(ClO4)2·3H2O - 快中性烘干再生(251℃分解)7 氢氧化钾(熔融过的) KOH 大较快碱性不能再生8 活性氧化铝 Al2O3 大快中性在(110~300)℃下烘干再生9 浓硫酸 H2SO4 大快酸性蒸发浓缩再生10 硅胶 SiO2 大快酸性120℃下烘干再生11 氢氧化钠(熔融过的) NaOH 大较快碱性不能再生12 氧化钙 CaO - 慢碱性不能再生13 硫酸铜 CuSO4 大 - 微酸性150℃下烘干再生14 硫酸镁 MgSO4 大较快中性、有的微酸性200℃下烘干再生15 硫酸钠 Na2SO4 大慢中性烘干再生16 碳酸钾 K2CO3 中较慢碱性100℃下烘干再生17 金属钠 Na - - 不能再生18 分子筛结晶的铝硅酸盐大较快酸性烘干,温度随型号而异注:使用高氯酸盐时务必小心,碳、硫、磷及一切有机物都不能与之接触,否则会发生猛烈爆炸,造成危险。
干燥适用条件序号名称适用物质不适用物质备注1 碱石灰BaO、CaO 中性和碱性气体,胺类,醇类,醚类醛类,酮类,酸性物质特别适用于干燥气体,与水作用生成Ba(OH)2、Ca(OH)22 CaSO4 普遍适用 - 常先用Na2SO4作预干燥剂3 NaOH、KOH 氨,胺类,醚类,烃类(干燥器),肼类,碱类醛类,酮类,酸性物质容易潮解,因此一般用于预干燥4 K2CO3 胺类,醇类,丙酮,一般的生物碱类,酯类,腈类,肼类,卤素衍生物酸类,酚类及其他酸性物质容易潮解5 CaCl2 烷烃类,链烯烃类,醚类,酯类,卤代烃类,腈类,丙酮,醛类,硝基化合物类,中性气体,氯化氢HCl,CO2 醇类,氨NH3,胺类,酸类,酸性物质,某些醛,酮类与酯类一种价格便宜的干燥剂,可与许多含氮、含氧的化合物生成溶剂化物、络合物或发生反应;一般含有CaO等碱性杂质6 P2O5 大多数中性和酸性气体,乙炔,二硫化碳,烃类,各种卤代烃,酸溶液,酸与酸酐,腈类碱性物质,醇类,酮类,醚类,易发生聚合的物质,氯化氢HCl,氟化氢HF,氨气NH3 使用其干燥气体时必须与载体或填料(石棉绒、玻璃棉、浮石等)混合;一般先用其他干燥剂预干燥;本品易潮解,与水作用生成偏磷酸、磷酸等7 浓H2SO4 大多数中性与酸性气体(干燥器、洗气瓶),各种饱和烃,卤代烃,芳烃,不饱和的有机化合物,醇类,酮类,酚类,碱性物质,硫化氢H2S,碘化氢HI,氨气NH3 不适宜升温干燥和真空干燥8 金属Na 醚类,饱和烃类,叔胺类,芳烃类氯代烃类(会发生爆炸危险),醇类,伯、仲胺类及其他易和金属钠起作用的物质,一般先用其他干燥剂预干燥;与水作用生成NaOH与H29 Mg(ClO4)2 含有氨的气体(干燥器) 易氧化的有机物质大多用于分析目的,适用于各种分析工作,能溶于多种溶剂中;处理不当会发生爆炸危险10 Na2SO4、MgSO4 普遍适用,特别适用于酯类、酮类及一些敏感物质溶液 - 一种价格便宜的干燥剂;Na2SO4常作预干燥剂11 硅胶置于干燥器中使用氟化氢加热干燥后可重复使用12 分子筛温度100℃以下的大多数流动气体;有机溶剂(干燥器) 不饱和烃一般先用其他干燥剂预干燥;特别适用于低分压的干燥13 CaH2 烃类,醚类,酯类,C4及C4以上的醇类醛类,含有活泼羰基的化合物作用比LiAlH4漫,但效率相近,且较安全,是最好的脱水剂之一,与水作用生成Ca(OH)2、H214 LiAlH4 烃类,芳基卤化物,醚类含有酸性H,卤素,羰基及硝基等的化合物使用时要小心。
溶剂干燥方法一些溶剂因为种种原因总是含有杂质,这些杂质如果对溶剂的使用目的没有什么影响的话,可直接使用。
可是在进行化学实验和进行一些特殊的化学反应时,必须将杂质除去。
虽然除去全部杂质是有困难的,但至少应该将杂质减少到对使用目的没有防碍的限度。
除去杂质的操作称为溶剂的精制,故溶剂的精制几乎都要进行脱水,其次再除去其他的杂质。
1溶剂的脱水干燥:溶剂中水的混入往往是由于在溶剂制造,处理或者由于副反应时作为副产物带入的,其次在保存的过程中吸潮也会混入水分。
水的存在不仅对许多化学反应,就是对重结晶,萃取,洗涤等一系列的化学实验操作都会带来不良的影响。
因此溶剂的脱水和干燥在化学实验中是很重要的,又是经常进行的操作步骤。
尽管在除去溶剂中的其他杂质时有时往往加入水分,但在最好还是要进行脱水,干燥。
精制后充分干燥的溶剂在保存过程中往往还必须加入适当的干燥剂,以防止溶剂吸潮。
溶剂脱水的方法有下列几种:(1)干燥剂脱水这是液体溶剂在常温下脱水干燥最常用使用的方法。
干燥剂有固体,液体和气体,分为酸性物质,碱性物质,中性物质以及金属和金属氢化物。
干燥剂的性质各有不同,在使用时要充分考虑干燥剂的特性和干燥剂的性质,才能有效达到干燥的目的。
在选择干燥剂时首先要确保进行干燥的物质与干燥剂不发生任何反应;干燥剂兼做催化剂时,应不使溶剂发生发生分解,聚合,并且干燥剂与溶剂之间不形成加合物。
此外,还要考虑倒干燥速度,干燥效果和干燥剂的吸水量。
在具体使用时,酸性物质的干燥最好选用酸性物质干燥剂,碱性物质的干燥用碱性干燥剂,中性物质的干燥用中性干燥剂。
溶剂中有大量水存在的,应避免选用与水接触着火(如金属钠等)或者发热猛烈的干燥剂,可以先选用氯化钙一类缓和的干燥剂进行干燥脱水,使水分减少后再使用金属钠干燥。
加入干燥剂后应搅拌,放置一夜。
温度可以根据干燥剂的性质,对干燥速度的影响加以考虑。
干燥剂的用量应稍有过剩。
在水分多的情况下,干燥剂因吸水吸收水分发生部分或全部溶解生成液状或泥状分为两层,此时应进行分离并加入新的干燥剂。
高考化学有机物的干燥考题解析一、蒸发、蒸馏、分馏沸点与水的沸点相差较大的溶剂可以用分馏效率高的蒸馏塔(精馏塔)。
1、共沸蒸馏脱水(很多老师没有讲清楚的问题,下期讲解)与水生成共沸物的溶剂不能采用分馏脱水的方法。
如果含有极微量水分的溶剂,通过共沸蒸馏,虽然溶剂有少量的损失,但却能脱去大部分水。
一般多数溶剂都能与水组成共沸混合物。
2、减压蒸馏进行干燥的溶剂很难挥发而不能与水组成共沸混合物的,可以通过加热或减压蒸馏使水分优先除去。
例如,醇,甘油等溶剂都适用。
3、用干燥的气体进行干燥将难挥发的溶剂乙二醇,甘油等溶剂的干燥,可吹入充分干燥的空气或氮气,气体带走溶剂中的水分。
4、在特殊情况下,用乙酸酐干燥或无水硼酸进行脱水干燥。
二、冷却干燥冷却干燥的方法:如烃类用冷冻剂冷却,其中水分结成冰而脱水。
三、使用干燥剂1、金属,金属氢化物(基本不考)Al,Ca,Mg:常用于醇类的干燥.Na,K:适用于烃,醚,液氨等溶剂的干燥。
醇中有微量的水分,可加少量金属钠直接蒸馏。
CaH:比碱金属、五氧化二磷干燥效果好。
适用于烃,卤代烃,醇,醚等LiAlH4:常用醚类等溶剂的干燥。
2、中性干燥剂(考试重点关注对象)CaSO4,Na2SO4,MgSO4:适用于烃及烃的衍生物的干燥。
CuSO4:无水硫酸铜为白色,含有5个分子的结晶水时变成蓝色,常用检测溶剂中微量水分。
CuSO4适用于醇,醚,酯,低级脂肪酸的干燥。
【注意】甲醇与 CuSO4能形成加成物,故不宜使用。
CaC2:适用于醇干燥。
纯度差的碳化钙,会有硫化氢和磷化氢等恶臭气体CaCl2:适用于干燥烃,卤代烃,醚,硝基化合物,二硫化碳等。
活性氧化铝:适用于烃,酯的干燥。
分子筛:吸湿能力仅次于五氧化二磷。
几乎都可以用在实验室和工业上。
3、碱性干燥剂KOH,NaOH:适用于碱性物质。
酸,酚,醛,酮,醇,酯等不适用。
K2CO3:适用于碱性物质及卤代烃,醇,酮,酯等。
不适用于酸性物质。
BaO,CaO:用于醇及碱性物质。
溶剂干燥方法DMF是用4A的分子筛;THF可以用分子筛,也可以加无水硫酸钠,然后加氢化钙或者钠钾合金搅拌,蒸馏;DMSO也是加氢化钙,搅拌,然后蒸馏一个"小得不能再小的问题'.有一次(20年前了,那时我还很年轻)我请教梁先生问题,最后我问:用DMSO-d6测定NMR以后,样品不好回收怎么办呢?(大家都知道DMSO-d6沸点接近200度,很难挥发)先生说:如果不急着用(样品),就把样品从样品管转移到干净的玻璃皿里,上面盖上滤纸,防止灰尘落入,不要管它,数日之后就会挥发干净.走出先生的家门,我很感慨,先生连这样简单的问题都解答的那么具体!!根据先生的指点,后来我"发展"了这个方法,在湿度大的时候,在想尽快回收的时候,我就把样品移到干净的玻璃皿里(表面积大),下班前放在水浴上,第二天就可以了.这个问题很小吧?但它是经常遇到的问题,特别是"宝贵"的微量天然样品和微量合成样品.沸点189℃,熔点18.5℃,折光率1.4783,相对密度1.100。
二甲基亚砜能与水混合,可用分子筛长期放置加以干燥。
然后减压蒸馏,收集76℃/1600Pa(12mmHg)馏分。
蒸馏时,温度不可高于90℃,否则会发生歧化反应生成二甲砜和二甲硫醚。
也可用氧化钙、氢化钙、氧化钡或无水硫酸钡来干燥,然后减压蒸馏。
也可用部分结晶的方法纯化。
二甲基亚砜与某些物质混合时可能发生爆炸,例如氢化钠、高碘酸或高氯酸镁等应予注意。
除水用水泵减压蒸馏就可以了。
用氢化钙粉末搅拌4~8 h,再减压蒸馏收集64~ 65℃/533 Pa( 4 mmHg )馏分。
、一般要求,钙氢搅拌过夜,第二天过滤,足可对付大多数无水要求,又简便。
小心过滤不要过得太干了。
基本操作应该:先用活化过的4A分子筛干燥(可以几天),然后放入CaH2、CaO、BaO(首选CaH2)干燥一天以上。
然后过滤蒸馏即得基本是无水DMSO。
(六)干燥干燥是指除去附在固体、气体、或混在液体内的少量水分,也包括除去少量的有机溶剂。
干燥方法大致可分为物理法(不加干燥剂)和化学法(加入干燥剂)两种。
物理法如吸收、分馏,近年来还常用离子交换树脂和分子筛来脱水。
在实验室常用化学干燥法。
1. 液体的干燥(1) 常用干燥剂常用干燥剂的种类很多,选用时要注意以下几点:①干燥剂与有机物应不发生任何化学变化,对该有机物即将参加的反应无催化作用;②干燥剂应不溶于有机液体中;③干燥剂的干燥速度快,吸水量大、价格便宜;常用干燥剂有:a. 无水氯化钙价廉,吸水能力大,是常用的干燥剂之一,与水化合可生成一、二、四、六水化合物(在30℃以下)。
只适合于烃类、卤代烃、醚等有机物的干燥,不适于醇、胺、某些醛、酮、酯等有机物的干燥,因为能与它们形成络合物。
也不宜用作酸或酸性液体的干燥剂。
b. 无水硫酸镁为中性盐,不与有机物和酸性物质起作用。
可作为各类有机物的干燥剂,它与水生成七水合硫酸镁(48℃以下)。
价较廉,吸水量大,故可用于不能用无水氯化钙干燥的许多有机物。
c. 无水硫酸钠它和无水硫酸镁相似,价廉,但吸水能力和吸水速度都差一些。
与水反应生成十水合硫酸钠(37℃以下)。
当有机物水分较多时,常先用本品处理后再用其它干燥剂处理。
d. 无水碳酸钾吸水能力一般,与水生成二水合碳酸钾,作用较慢,可用于干燥醇、酯、酮等中有机物和生物碱等一般的有机碱性物质。
不适用于干燥酸、酚或其它酸性物质。
e. 金属钠醚、烷烃、芳烃等有机物用无水氯化钙或硫酸镁等处理后,若仍含有微量的水分时,可加入金属钠(切成薄片或压成丝)除去。
不宜用作醇、酯、酸、卤代烃、酮、醛及某些胺等能与碱起反应或易被还原的有机物的干燥剂。
(2) 液态有机物干燥干燥操作一般在干燥的三角烧瓶中进行。
干燥剂的用量一般为每10mL液体约加干燥剂0.5~1g。
把按照条件选定的干燥剂投入液体里,塞紧(用钠作干燥剂时例外,此时应插入一个无水氯化钙管,使氢气放空而水气不致进入),振荡片刻,静置,使所有的水分全被除去。
2.7 干燥与干燥剂的使用干燥是在有机实验中, 用以除去试剂及产品中的少量水分和有机溶剂的最常用的方法.某些有机化学反应, 需要在"绝对"无水的条件下进行, 如格氏反应, 用氢化铝锂还原等, 不仅所用仪器要干燥, 所用的试剂及溶剂也要干燥, 其干燥的程度对实验的成败影响极大. 甚至在实验过程中还应采取必要措施, 防止空气中的湿气进入反应体系中.萃取或洗涤得到的液体有机化合物, 在用蒸馏进一步纯化之前, 也常常需要用干燥的方法除去水分, 以保证纯化的效果.在对有机化合物进行熔点测定, 波谱分析或定性、定量的化学分析之前, 为保证结果的准确性也必须使样品干燥.干燥的方法, 大致可分为物理方法和化学方法两种.化学方法是用干燥剂来除水, 按其除水的机制又可将干燥剂分为两类.⑴能与水可逆地结合, 生成水合物的干燥剂, 如无水氯化钙、无水硫酸镁等. 由于它与水的结合是可逆的, 故形成水合物达到平衡需要一个过程, 因此, 加入干燥剂后, 最少要放置两小时或再长一些时间, 通常的做法是放置过夜. 此外, 温度升高会使平衡向脱水的方向移动, 所以在进行需要加热的操作(如蒸馏)前, 必须将干燥剂滤去.⑵能与水发生化学反应生成新化合物的干燥剂. 如金属钠、五氧化二磷等.由于这类干燥剂与水的结合是不可逆的, 因此, 在进行加热操作前不必滤去.物理方法有吸附、冷冻、分馏和加热或利用共沸点蒸馏把水分带走等方法. 近年来还常用离子交换树脂和分子筛来进行脱水干燥.离子交换树脂是一种不溶于水、酸、碱和有机溶剂的高分子聚合物. 如苯磺酸钾型离子交换树脂, 内有很多孔隙, 可以吸附水分子. 使用后可将其加热至150 ℃以上, 被吸附的水就释放出来, 可重新使用.分子筛是有均一微孔结构而能将不同大小的分子分离的固体吸附剂. 分子筛可由沸石(又称沸泡石, 是许多含水的钙、钠以及钡、锶、钾的硅酸盐矿物的总称)除去结晶水制得, 微孔的大小可在加工沸石时调节. 如4A型分子筛是一种硅铝酸钠,微孔的表观直径大约为4.5A, 能吸附直径为~4A的分子; 又如5A型分子筛是一种硅铝酸钙, 微孔的表观直径大约为5.5A, 能吸附直径为~5A的分子.水分子的直径为3A, 一般选用4A、5A型分子筛除去有机化合物中所含的微量水分. 若化合物中所含水分过多, 应先去掉大部分水, 剩下微量的水分, 再用分子筛来干燥.分子筛在使用前, 应先加热到150~300℃活化脱水2h时, 趁热取出, 存放在干燥器内备用. 已吸过水的分子筛, 若再加热到200℃左右, 让水解吸后, 可重新使用.2.7.1 固体有机化合物的干燥固体有机化合物的干燥, 主要为除去残留在固体上的少量水和低沸点溶剂. 如乙醚、乙醇、丙酮、苯等. 由于固体的挥发性小, 所以可采用蒸发及吸附的方法干燥. 前者可晾干或烘干; 后者可用装有不同干燥剂的干燥器进行干燥. 为提高干燥效率, 有时两种方法同时使用, 如用真空恒温干燥器.⑴晾干从不吸湿的物质中除去易挥发组分时, 常用自然晾干的方法, 此法既简便又经济.操作时, 把要干燥的物质放在滤纸、表面皿或瓷板上, 摊成薄层, 再用一张滤纸覆盖上, 放在空气中, 直至晾干为止.⑵烘干对热稳定的化合物, 可用烘干的方法, 很快地使其干燥.干燥时, 常用红外灯和电热干燥箱(烘箱)加热. 用时, 要严格控制加热温度,不要高于有机物的熔点并要随时翻动被干燥的物质, 防止出现结块的现象.红外灯的温度控制, 可利用功率的不同, 悬放高度的不同予以调节. 若用的是电热干燥箱, 可在50~300℃的温度范围内, 根据需要任意选定温度. 借助于箱内的自动控制系统保持温度恒定, 温度计应插入箱顶的排气阀上孔中.⑶在真空干燥器中干燥某些易分解、易升华、易吸湿或有刺激性的物质, 需在真空干燥器中干燥.干燥时, 根据样品中要除去的溶剂选择好干燥剂, 放在干燥器的底部. 如要除去水可用五氧化二磷; 要除去水或酸可选生石灰; 要除去水和醇可选无水氯化钙;要除去乙醚、氯仿、四氯化碳、苯等可选用石蜡片.真空干燥器上配有活塞, 可用来排气, , 抽气通常采用水泵, 在抽气过程中, 其外围最好能用布裹住, 以保安全.⑷在真空恒温干燥器中干燥真空恒温干燥器即干燥枪,它的干燥效率高, 适用于少量分析样品的干燥, 尤其除去结晶水或结晶醇, 此法更好, 使用时, 将装有样品的小舟放入夹层内, 连接盛有干燥剂(通常是五氧化二磷)的曲颈瓶, 开启活塞, 用水泵抽气. 当抽到一定的真空度时, 关闭活塞, 停止抽气. 在整个干燥过程中, 每隔一段时间应抽一次气. 根据被干燥物质的性质, 选用沸点低于样品熔点的溶剂, 放在烧瓶内, 加热烧瓶, 溶剂的蒸气就充满了夹层外, 使夹层内小舟中的样品在减压和恒定的温度下进行干燥.2.7.2 常用气体的干燥在有机合成和有机分析时, 常要用到氮、氧、氢、氯、氨、二氧化碳等气体,有时对这些气体的纯度要求还很高. 如对有机化合物进行元素分析时, 要除去氧气中的水及二氧化碳等.干燥气体时多采用干燥剂干燥. 用固体干燥剂干燥气体时, 常在干燥塔U形管及干燥管等仪器中进行. 为了避免干燥剂在干燥过程中结块, 对形状不稳定的干燥剂, 如五氧化二磷, 要混上支撑物料─石棉纤维、玻璃棉、沸石等. 用液体干燥剂干燥气体, 常在各种不同形式的洗气瓶中进行.化学惰性气体, 一般在洗气瓶中用浓硫酸干燥. 用浓硫酸作干燥剂时, 应连接安全瓶. 干燥气体时常用的干燥剂, 见表1。
各种常用干燥剂的性能和用途介绍1、浓H2SO4:具有强烈的吸水性,常用来除去不与H2SO4反应的气体中的水分。
例如常作为H2、O2、CO、SO2、N2、HCl、CH4、CO2、Cl2等气体的干燥剂。
2、无水氯化钙:因其价廉、干燥能力强而被广泛应用。
干燥速度快,能再生,脱水温度473K。
一般用以填充干燥器和干燥塔,干燥药品和多种气体。
不能用来干燥氨、酒精、胺、酰、酮、醛、酯等。
3、无水硫酸镁:有很强的干燥能力,吸水后生成MgSO4.7H2O。
吸水作用迅速,效率高,价廉,为一良好干燥剂。
常用来干燥有机试剂。
4、固体氢氧化钠和碱石灰:吸水快、效率高、价格便宜,是极佳的干燥剂,但不能用以干燥酸性物质。
党用来干燥氢气、氧气、氨和甲烷等气体。
5、变色硅胶:常用来保持仪器、天平的干燥。
吸水后变红。
失效的硅胶可以经烘干再生后继续使用。
可干燥胺、NH3、 O2、 N2等6、活性氧化铝(Al2O3):吸水量大、干燥速度快,能再生(400 -500K烘烤)。
7、无水硫酸钠:干燥温度必须控制在30℃以内,干燥性比无水硫酸镁差。
8、硫酸钙:可以干燥H2 。
O2 。
CO2 。
CO 、N2 。
Cl2、HCl 、H2S、 NH3、 CH4等由上述可知、对一些气体的干燥剂可作如下选择。
气体名称常用干燥剂气体名称常用干燥剂CO 浓H2SO4、CaCl2、P2O5 H2S CaCl2CO2 CaCl2、浓H2SO4、P2O5 N2 浓H2SO4、C aCl2、P2O5Cl2 CaCl2、浓H2SO4 NH3 CaO、KOH或碱石灰H2 CaCl2、P2O5 NO Ca(NO3)2HBr CaBr2、ZnBr2 、 O3 CaCl2HCl CaCl2、浓H2SO4 SO2 浓H2SO4、CaCl2、P2O5HI CaI2液体适用干燥剂Drying Agents for Liquids气体适用干燥剂Drying Agents for Gases干燥适用条件Applicable Condition of Drying Agents常用干燥剂Common Drying Agents注:使用高氯酸盐时务必小心,碳、硫、磷及一切有机物都不能与之接触,否则会发生猛烈爆炸,造成危险。
化学实验常用干燥剂常用干燥剂序号名称分子式吸水能力干燥速度酸碱性再生方式1 硫酸钙 CaSO4 小快中性在163℃(脱水温度)下脱水再生2 氧化钡 BaO - 慢碱性不能再生3 五氧化二磷 P2O5 大快酸性不能再生4 氯化钙(熔融过的) CaCl2 大快含碱性杂质200℃下烘干再生5 高氯酸镁 Mg(ClO4)2 大快中性烘干再生(251℃分解)6 三水合高氯酸镁Mg(ClO4)2·3H2O - 快中性烘干再生(251℃分解)7 氢氧化钾(熔融过的) KOH 大较快碱性不能再生8 活性氧化铝 Al2O3 大快中性在(110~300)℃下烘干再生9 浓硫酸 H2SO4 大快酸性蒸发浓缩再生10 硅胶 SiO2 大快酸性120℃下烘干再生11 氢氧化钠(熔融过的) NaOH 大较快碱性不能再生12 氧化钙 CaO - 慢碱性不能再生13 硫酸铜 CuSO4 大 - 微酸性150℃下烘干再生14 硫酸镁 MgSO4 大较快中性、有的微酸性200℃下烘干再生15 硫酸钠 Na2SO4 大慢中性烘干再生16 碳酸钾 K2CO3 中较慢碱性100℃下烘干再生17 金属钠 Na - - 不能再生18 分子筛结晶的铝硅酸盐大较快酸性烘干,温度随型号而异注:使用高氯酸盐时务必小心,碳、硫、磷及一切有机物都不能与之接触,否则会发生猛烈爆炸,造成危险。
干燥适用条件序号名称适用物质不适用物质备注1 碱石灰BaO、CaO 中性和碱性气体,胺类,醇类,醚类醛类,酮类,酸性物质特别适用于干燥气体,与水作用生成Ba(OH)2、Ca(OH)22 CaSO4 普遍适用 - 常先用Na2SO4作预干燥剂3 NaOH、KOH 氨,胺类,醚类,烃类(干燥器),肼类,碱类醛类,酮类,酸性物质容易潮解,因此一般用于预干燥4 K2CO3 胺类,醇类,丙酮,一般的生物碱类,酯类,腈类,肼类,卤素衍生物酸类,酚类及其他酸性物质容易潮解5 CaCl2 烷烃类,链烯烃类,醚类,酯类,卤代烃类,腈类,丙酮,醛类,硝基化合物类,中性气体,氯化氢HCl,CO2 醇类,氨NH3,胺类,酸类,酸性物质,某些醛,酮类与酯类一种价格便宜的干燥剂,可与许多含氮、含氧的化合物生成溶剂化物、络合物或发生反应;一般含有CaO等碱性杂质6 P2O5 大多数中性和酸性气体,乙炔,二硫化碳,烃类,各种卤代烃,酸溶液,酸与酸酐,腈类碱性物质,醇类,酮类,醚类,易发生聚合的物质,氯化氢HCl,氟化氢HF,氨气NH3 使用其干燥气体时必须与载体或填料(石棉绒、玻璃棉、浮石等)混合;一般先用其他干燥剂预干燥;本品易潮解,与水作用生成偏磷酸、磷酸等7 浓H2SO4 大多数中性与酸性气体(干燥器、洗气瓶),各种饱和烃,卤代烃,芳烃,不饱和的有机化合物,醇类,酮类,酚类,碱性物质,硫化氢H2S,碘化氢HI,氨气NH3 不适宜升温干燥和真空干燥8 金属Na 醚类,饱和烃类,叔胺类,芳烃类氯代烃类(会发生爆炸危险),醇类,伯、仲胺类及其他易和金属钠起作用的物质,一般先用其他干燥剂预干燥;与水作用生成NaOH与H29 Mg(ClO4)2 含有氨的气体(干燥器) 易氧化的有机物质大多用于分析目的,适用于各种分析工作,能溶于多种溶剂中;处理不当会发生爆炸危险10 Na2SO4、MgSO4 普遍适用,特别适用于酯类、酮类及一些敏感物质溶液 - 一种价格便宜的干燥剂;Na2SO4常作预干燥剂11 硅胶置于干燥器中使用氟化氢加热干燥后可重复使用12 分子筛温度100℃以下的大多数流动气体;有机溶剂(干燥器) 不饱和烃一般先用其他干燥剂预干燥;特别适用于低分压的干燥13 CaH2 烃类,醚类,酯类,C4及C4以上的醇类醛类,含有活泼羰基的化合物作用比LiAlH4漫,但效率相近,且较安全,是最好的脱水剂之一,与水作用生成Ca(OH)2、H214 LiAlH4 烃类,芳基卤化物,醚类含有酸性H,卤素,羰基及硝基等的化合物使用时要小心。
用于有机溶剂的中等强度的干燥剂干燥剂容量速率注
CaSO41/2H2O
极快(1)以商品名Drieritt销售,加或不加颜色指
示剂;特别有效,干时,指示剂(CoCL2)
呈兰色,吸水后变为粉红色(容量
CoCL2.6H2O);合用的温度范围为-
50~+86度。
某些有机溶剂能使CoCL2
沥出或改变颜色(如丙酮,醇类,吡啶
等)
CaCL26H2O极快(2)不是很有效;只用于烃或卤代烃(与含
氮和含氮化合物形成溶剂化物,络合
物,或发生反响)。
MgSO47H2O极快(4)优秀的通用干燥剂;特别惰性单可能
呈弱酸性(防止用于对酸极敏感的化合
物),可能溶于某些有机溶剂.
4A分子筛高块(30)特别有效;建议先用一般干燥剂后用此
物(见下述相关分子筛的详情)3A分子
筛也是优秀的干燥剂
NaSO410H2O慢(290)特别平和,特别有效,廉价,高容量;很适
于初步干燥,但不能够使溶剂受热.
K2CO32H2O快关于酯腈酮,特别是醇,是优秀的干燥剂,
不能够用于酸性化合物.
NaOH,KOH极高快高效但只合用于不会使他们溶解的惰
性溶液;特别合用于胺.
H2SO4极高极快极为有效,但只限于用来干燥饱和烃或
芬芳烃或卤代烃(硫酸会与烯或其余碱
性化合物作用二使之损失)
氧化铝或硅极高极快特别合用于烃,应当研细;用事后加热
胶(SiO2)
(SiO2为300度,Al2O3为500度)就能够
从头活化。
有机溶剂的干燥-几种常用溶剂的无水化处理概述1)不含氯溶剂的干燥:一般指己烷,甲苯,苯,乙醚,THF,戊烷。
可以用Na和二苯甲酮回流,等到变色时蒸出,蒸出的溶剂要在N2下保存,加上活化过的分子筛。
要是含水量很大,可以先用P2O5等预干燥,蒸出,重复前面的过程2)含氯溶剂的干燥:一般指CH2Cl2,CHCl3,CCl4等一般会用CaH浸泡12h以后,再加热回流蒸出,蒸出的溶剂要在N2下保存,加上活化过的分子筛。
不能用Na干燥,含氯溶剂与Na会发生连锁反应发生爆炸。
要是含水量很大,可以先用P2O5等预干燥,蒸出,重复前面的过程。
3)活泼氢的溶剂:一般指甲醇,乙醇。
可以用新打磨得镁条,剪成镁屑,加I2用来引发反应,加热,不搅拌,等到引发已经开始的时候再搅拌,回流到出现白色的混浊时就可以蒸出,这是制备绝对甲醇,乙醇的方法。
4)乙酸除水。
在乙酸中加入乙酸酐加热回流,蒸出乙酸就可以。
无水乙醇对于要求不太高的乙醇,可以加人氧化钙(生石灰)煮沸回流,使乙醇中的水与生石灰作用生成氢氧化钙,然后再将无水乙醇蒸出。
这样得到无水乙醇,纯度最高约99.5%。
纯度更高的无水乙醇可用金属镁或金属钠进行处理。
(1) 无水乙醇(含量99.5%)的制备在圆底烧瓶中,放置95%乙醇和生石灰,装上回流冷凝管,其上端接一氯化钙干燥管,在水浴上回流加热2~3 h,稍冷后取下冷凝管,改成蒸馏装置。
蒸去前馏分后,用干燥的吸滤瓶或蒸馏瓶作接受器,其支管接一氯化钙干燥管,使与大气相通。
(2) 无水乙醇(含量99 .95%)的制备①用金属镁制取:在圆底烧瓶中,放置干燥纯净的镁条,小量99.5 %乙醇,装上回流冷凝管,并在冷凝管上端加一只无水氯化钙干燥管。
在沸点浴上或用火直接加热使达微沸,移去热源,立刻加入几粒碘片(此时注意不要振荡),顷刻即在碘粒附近发生作用,最后可以达到相当剧烈的程度。
有时作用太慢则需加热,如果在加碘之后,作用仍不开始,则可再加入数粒碘(一般的讲,乙醇与镁的作用是缓慢的,如所用乙醇含水量超过0.596则作用更为困难)。