溶剂的分类与精制

溶剂的定义

溶剂（solvent）这个词广义指在均匀的混合物中含有的一种过量存在的组分。狭义地说，指在化学组成上不发生任何变化并能溶解其他物质（一般指固体）的液体，或者与固体发生化学反应并将固体溶解的液体。溶解生成的均匀混合物体系称为溶液。在溶液中过量的成分叫溶剂；量少的成分叫溶质。

溶剂也称为溶媒，即含有溶解溶质的媒质之意。但是在工业上所说的溶剂一般是指能够溶解油脂、蜡、树脂（这一类物质多数在水中不溶解）而形成均匀溶液的单一化合物或者两种以上组成的混合物。这类除水之外的溶剂称为非水溶剂或有机溶剂，水、液氨、液态金属、无机气体等则称为无机溶剂。

溶剂的溶解能力判断

溶剂的溶解能力，简单地说就是指溶解物质的能力，即溶质被分散和被溶解的能力。在水溶液中一般用溶解度来衡量，这只适用于溶解低分子结晶化合物。对于有机溶剂的溶液，尤其是高分子物质，溶解能力往往表现在一定浓度溶液形成的速度和一定浓度溶液的黏度，无法明确地用溶解度表示。因此，溶剂溶解能力应包括以下几个方面：

⑴将物质分散成小颗粒的能力；

⑵溶解物质的速度；

⑶将物质溶解至某一种浓度的能力；

⑷溶解大多数物质的能力；

⑸与稀释剂混合组成混合溶剂的能力。

工业上判断溶剂溶解能力的方法有稀释比法、恒黏度法、黏度·相图法、贝壳松脂·丁醇（溶解）试验、苯胺点试验等。

溶剂的分类

1．按沸点高低分类

⑴低沸点溶剂（沸点在100℃以下）

这类溶剂的特点是蒸发速度快，易干燥，黏度低，大多具有芳香气味。属于这类溶剂的一般是活性溶剂或稀释剂。例如：甲醚、乙醚、丙醚、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙酸乙酯、丙酮等等。

⑵中沸点溶剂（沸点在100～150℃）

这类溶剂用于硝基喷漆，流平性能好。例如：丁醇、异丁醇、戊醇、环己酮、丙酸戊酯、甲笨等等。

⑶高沸点溶剂（沸点范围在150～200℃）

这类溶剂的特点是蒸发速度慢，溶解能力强，作涂料溶剂用时涂膜流动性好，可以防止沉淀和涂膜发白。例如：苄醇、糠醇、环己酮、乳酸乙酯、苯甲酸乙酯等等。

⑷增塑剂和软化剂（沸点在300℃）

这类溶剂的特点是形成的薄膜粘结强度和韧性好。例如硝化纤维素用的樟脑，乙基纤维素用的邻苯二甲酸二甲酯，聚氯乙烯用的邻苯二甲酸二辛酯等。

2．按蒸发速度快慢分类

⑴快速蒸发溶剂

蒸发速度为乙酸丁酯的3倍以上者，如丙酮、乙酸乙酯、苯等。

⑵中速蒸发溶剂

蒸发速度为乙酸丁酯的1.5倍以上者，如乙醇、甲苯、乙酸仲丁酯等。

⑶慢速蒸发溶剂

蒸发速度比工业戊醇快，比乙酸仲丁酯慢，如乙酸丁酯、戊醇、乙二醇-乙醚等。

⑷特慢蒸发溶剂

蒸发速度比工业戊醇慢，如乳酸乙酯、双丙酮醇等。

3．按溶剂的极性分类

⑴极性溶剂

是指含有羟基或羰基等极性基团的溶剂。此类溶剂极性强、介电常数大，如乙醇等，极性溶剂可溶解酚醛树脂、醇酸树脂。

⑵非极性溶剂

是指介电常数低的一类溶剂，如石油烃、苯等。非极性溶剂溶解油溶性酚醛树脂、香豆酮树脂等，主要用于清漆的制造。

4．按化学组成分类

⑴有机溶剂(略)；⑵无机溶剂(略)。

5．按工业应用分类(略)

6．按溶剂用途分类（略）

溶剂的干燥

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。

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。因此溶剂的脱水及干燥在化学实验中是重要的，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加入水分，但在最后还是要进行脱水，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。干燥剂可以是固体、液体或气体，分为酸性物质，碱性物质，中性物质以及金属、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欲干燥物质的性质，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，应不与溶剂发生分解、聚合，并且干燥剂与溶剂之间不形成加合物。此外，还要考虑到干燥速度、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。溶剂与干燥剂的分离一般采用倾析法，将残留物进行过滤，但过滤时间太长或周围的湿度过大会再次吸湿而使水分混入，因此，有时可采用与大气

隔绝的特殊的过滤装置。有的干燥剂操作危险时，可在安全箱内进行。安全箱内置有干燥剂，使箱内充分干燥（我知道是无水五氧化二磷），或吹入干燥空气或氮气。使用分子筛或活性氧化铝等干燥剂时应添在玻璃管内，溶剂自上向下流动进行脱水，不与外界接触效果较好。大多数溶剂都可以用这种脱水方法，而且干燥剂还可以回收使用。

常用的干燥剂有：

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：1g氢化钙定量与0.85g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能与伯醇、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：分子筛在水蒸气分压低和温度高时吸湿容量都很显著，与其他干燥剂相比，吸湿能力非常大的。下表为各种干燥剂的吸湿能力比较（指常温下经足够量的干燥剂干燥的1L空气中残存水分的毫克数）。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。

③碱性干燥剂

KOH，NaOH：适用于干燥胺等碱性物质和四氢呋喃一类环醚。酸、酚、醛、酮、醇、酯、酰胺等不适用。

K2CO3：适用于碱性物质、卤代烃、醇、酮、酯、腈、溶纤剂等溶剂的干燥。不适用于酸性物质。

BaO，CaO：适用于干燥醇、碱性物质、腈、酰胺。不适用于酮、酸性物质和酯类。

④酸性干燥剂

H2SO4：适用于干燥饱和烃、卤代烃、硝酸、溴等。醇、酚、酮、不饱和烃等不适用。

P2O5：适用于烃、卤代烃、酯、乙酸、腈、二硫化碳、液态二氧化硫的干燥。醚、酮、醇、胺等不适用。

（2）分馏脱水

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）进行脱水，这是一般常用的脱水方法。

（3）共沸蒸馏脱水

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。

（4）蒸发，蒸馏干燥

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，乙二醇、乙二醇－丁醚、二甘醇－乙醚、聚乙二醇、聚丙二醇、甘油等溶剂都适用。

（5）用干燥的气体进行干燥

将难挥发的溶剂进行干燥时，一般慢慢回流，一面吹入充分干燥的空气或氮气，气体带走溶剂中的水分，从冷凝器末端的干燥管中放出。此法适用与乙二醇，甘油等溶剂的干燥。

（6）其他

在特殊情况下，乙酸脱水可采用在乙酸中加入与所含水等摩尔的乙酐，或者直接加入乙酐干燥。甲酸的脱水可用硼酸经高温加热熔融，冷却粉碎后得到的无水硼酸进行脱水干燥。此外还有冷却干燥的方法。如烃类用冷冻剂冷却，其中水分结成冰而达到脱水目的。