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 ....DOCVIP

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