2.5　干燥方法及仪器

2.5.1　干燥的方法

（1）加热烘干　急需用的仪器可放于烘箱内干燥（控制在105℃左右），也可倒置在玻璃仪器上烘干，一些常用的烧杯、蒸发皿可置石棉网上小火或用电炉烤干。

（2）晾干和吹干　不急用的洗净仪器可倒置于干燥处，任其自然晾干。带有刻度的计量器或小体积烧瓶等，可加入少许易挥发的有机溶剂（最常用的是乙醇或丙酮），倾斜并转动仪器，倾出溶剂。溶剂淋洗后的仪器，很快挥发而干燥。如用吹风机，则干得更快。用此法时，玻璃仪器内的水应完全流尽。加入的乙醇或丙酮的量不宜多，用后倒回废液容器中。

（3）气流烘干器　与烘箱相比具有快速、方便的特点，将洗净的玻璃仪器插到气流管上，使用时打开电源开关即可。常用的烘干设备见图2-10。

2.5.2　干燥及干燥剂的使用

干燥是指除去附着在固体或混杂在液体或气体中的少量水分，也包括除去少量溶剂。例如：有机化合物在进行波谱分析或定性、定量化学分析之前以及固体有机物在测熔点前，都必须使其完全干燥，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混合物；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，而且要防止空气中潮气浸入反应容器。因此，干燥是最常用且十分重要的基本操作。

有机化合物的干燥方法大致可分为物理方法和化学方法两种。物理方法是不加干燥剂采用吸附、分馏、共沸蒸馏等方法带走水分，近年来还常用离子交换树脂和分子筛等来进行脱水干燥。化学方法，就是用干燥剂来进行脱水，是实验室常用的方法。

2.5.3　选用干燥剂的原则

① 充分考虑干燥剂的干燥能力，即吸水容量、干燥效能和干燥速度。吸水容量是指单位质量干燥剂所吸收的水量，而干燥效能是指达到平衡时仍旧留在溶液中的水量。常先用吸水容量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。

② 干燥剂不能与待干燥的液体发生化学反应。如无水氯化钙与醇、胺类易形成配合物，因而不能用来干燥这两类化合物；又如碱性干燥剂不能干燥酸性有机化合物。

③ 干燥剂不能溶解于所干燥的液体。

2.5.4　液体干燥剂的类型

按脱水方式不同可分为三类：

① 金属钠、P2O5、CaO等通过与水发生化学反应，生成新化合物而起到干燥除水的作用。前两类干燥剂干燥的有机液体，蒸馏前须滤除干燥剂，否则吸附或结合的水经加热又会放出而影响干燥效果；第三类干燥剂在蒸馏时不用滤除。

② 硅胶、分子筛等物理吸附干燥剂。

③ 氯化钙、硫酸镁、碳酸镁等通过可逆的与水结合，形成水合物而达到干燥目的。

2.5.5　液态有机化合物的干燥

常用的干燥剂种类很多，选用时必须注意以下几点。

① 液态有机化合物的干燥，通常是将干燥剂加到液态有机化合物中。故所用的干燥剂必须不与有机化合物发生化学反应和催化作用。酸性化合物不能用碱性化合物作干燥剂、碱性化合物不能用酸性化合物作干燥剂。有些干燥剂能与被干燥的有机物生成配合物，如氯化钙易与醇、胺类化合物形成配合物，所以不能用氯化钙来干燥醇、胺类化合物。

② 碱性干燥剂如氧化钙、氢氧化钠能催化某些醛或酮发生缩合反应、自动氧化反应，也可使酯或酰胺发生水解反应。所以在选用干燥剂时应注意其应用范围。

③ 通常第一类干燥剂形成水合物需要一定的平衡时间、加入干燥剂后必须放置一段时间才能达到脱水效果。

④ 已吸水的干燥剂受热后会脱水，其蒸汽压随着温度的升高而增加。所以，对已干燥的液体在蒸馏之前必须把干燥剂滤去。

2.5.6　干燥剂的用量

掌握好干燥剂的用量是很重要的。若用量不足，则不能达到干燥的目的；若用量太多，则由于干燥剂的吸附而造成液体有机物的损失。

干燥剂的理论用量是根据水在液体有机物中的溶解度和干燥剂的吸水容量来计算的。如室温时，水在乙醚中的溶解度约为1%～1.5%，若用无水氯化钙来干燥100mL含水的乙醚，全部转变成CaCl2·6H2O，其吸水容量为0.97，也就是说1g无水氯化钙可吸收约0.97g水，这样，可以计算出无水氯化钙的理论用量至少为1～15g。若不能查到水在液体有机物中的溶解度，则可以液体有机物在水中的溶解度来推测干燥剂用量，难溶于水的液体有机物，水在它里面的溶解度亦不会大；或根据液体有机物的结构来估计干燥剂的用量，水在极性有机物中的溶解度较大，有机分子中含有亲水性的基团时，水在其中的溶解度亦较大。

干燥剂的实际用量远远超过理论用量。这是因为液体有机物的干燥是一个可逆过程。液体有机物中的水分不可能完全除尽，另外要达到最高水合物需要的时间很长，往往不可能达到应有的吸水容量。所以，干燥100mL含水乙醚时无水氯化钙的实际用量是7～10g。一般对含亲水性基团的有机物（如醇、醚、胺等），所用干燥剂用量要多些；不含亲水性基团的有机物（如烃、卤代烃等），干燥剂用量可过量少些。

一般干燥剂的用量为每10mL液体有机物约需0.5～1g。出于含水量不等、干燥剂质量的差异、干燥剂颗粒大小和干燥时的温度不同等因素，较难规定具体数量，上述数量仅供参考。干燥前，液体呈浑浊状，经干燥后变成澄清。但液体澄清，并不一定表明水分已完全除去，这与水在该液体中的溶解度有关。对于烃类、卤代烃等加干燥剂后变澄清，表明水分基本除去，可不必再加干燥剂。而对于醇、醚、胺等液体经加干燥剂振摇后澄清，通常需再加些干燥剂，并放置一段时间，且不时振摇，最好静置过夜，以确保干燥完全。

2.5.7　液态有机化合物干燥的操作

液态有机化合物的干燥操作一般在干燥的锥形瓶内进行，按照条件选定适量的干燥剂投入液体有机物里（干燥剂的颗粒大小要适宜，颗粒太大吸水很慢，且干燥剂内部不起作用；颗粒太小比表面积太大，吸附有机物甚多）。塞紧（用金属钠作干燥剂时例外，此时塞中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，使所有的水分全被吸去。若干燥剂用量太少，致使部分干燥剂溶解于水时，可将干燥剂滤出，用吸管吸出水层，再加入新的干燥剂，放置一定时间。至澄清为止，过滤后，进行蒸馏精制。

2.5.8　固体有机化合物的干燥

固体有机化合物的干燥，主要是除去残留在固体上的少量水分和有机溶剂。由于固体有机化合物的挥发性较溶剂小，所以可采用蒸发和吸附的方法来达到干燥的目的。蒸发的方法有自然晾干和加热干燥。吸附的方法是使用装有各种类型干燥剂的干燥器进行干燥。

（1）自然晾干　这是最简便、最经济的干燥方法。把待干燥的固体有机物放在表面皿或其他敞口容器中，摊开成薄层，上面用滤纸覆盖，以防灰尘落入，让其在空气中慢慢晾干，应注意的是被干燥的固体有机物应该是稳定、不分解、不吸潮的。

（2）加热干燥　为了加快干燥，对于熔点较高、遇热不分解的固体有机物，可使用烘箱或红外灯干燥。加热温度应低于固体有机化合物的熔点，随时加以翻动，不能有结块现象。

（3）干燥器干燥　对易分解或升华的固体有机化合物，不能用上述方法干燥，应放在干燥器内干燥。干燥器有普通干燥器、真空干燥器和真空恒温干燥器。

① 普通干燥器。盖与缸身之间的平面经过磨砂处理，在磨砂处涂以润滑脂，使之密闭。缸中有多孔瓷板，瓷板下面放置干燥剂，上面放置盛有待干燥样品的表面皿等。由于干燥样品所费时间较长，干燥效率不高，一般用于保存易吸潮固体。

② 真空干燥器。它的干燥效率比普通干燥器高。它与普通干燥器不同之处是干燥器的顶部有玻璃活塞，与抽气泵相连抽真空。干燥器内压力降低，提高了干燥效率。新干燥器使用前必须试压，检验是否耐压，试压时用铁丝网或布包住干燥器，以备玻璃炸裂时不会飞溅伤人。真空度不宜太高，以防干燥器炸裂。抽完真空后，关上干燥器的玻璃活塞。开启干燥器取样时，先解除干燥器内真空，打开玻璃活塞放入空气的速度宜慢不宜快，以免吹散被干燥的物质。

③ 真空恒温干燥器。干燥效率高，尤其用于除去结晶水或结晶醇，此法更好。但这种方法只能适用于小量样品的干燥（如被干燥化合物数量多，可采用真空恒温干燥箱）。使用时，将盛有样品的小瓶放在夹层内，连接盛有P2O5的曲颈瓶，然后减压至可能的最高真空度时，停止抽气，关闭活塞。加热溶剂（溶剂的沸点切勿超过样品的熔点），回流，令溶剂的蒸气充满夹层的外层。这时，夹层内的样品就在减压恒温情况下被干燥。在干燥过程中，每隔一定时间应抽气保持应有的真空度。

2.5.9　几种常用气体的干燥

在有机分析和合成中，常用的气体有氮、氧、氢、氯、氨、二氧化碳等。有时对这些气体的纯度要求很严，需用干燥剂吸收气体中的水分。盛放干燥剂的仪器有干燥管、U形管、干燥塔和各种不同形式的洗气瓶。前三种用来装固体干燥剂，后者装液体干燥剂。根据被干燥气体的性质、用量、潮湿程度以及反应条件选择不同的仪器。

化学干燥剂可分为两类：一类是与水可生成水合物，如硫酸、氯化钙、硫酸铜、硫酸钠、硫酸镁和氯化镁等；另一类是与水反应后生成其他化合物，如五氧化二磷、氯化钙、金属钠、金属镁、金属钙和碳化钙等。必须注意的是有些化学干燥剂是一种酸或与水作用后变为酸的物质，也有一些化学干燥剂是碱或与水作用后变为碱的物质，在使用这些干燥剂时应考虑到被干燥物的酸碱性质。应用中性盐类作干燥剂时，如氯化钙能与多种有机物形成分子复合物，也要加以考虑。因此在选择干燥剂时，首先应了解干燥剂和被干燥物的化学性质是否相容。干燥剂及干燥适用条件见表2-3～表2-6。