【实验化学】常用干燥剂

        常用的干燥剂一般可以有多种分类：

        1）根据酸碱性分类：酸性、碱性、中性。会和被干燥物质反应或者有的可以和被干燥物质发生其他反应，当然还不仅限于酸碱反应，这种时候要考虑换干燥剂或干燥方法。(如：醇和无机酸酐(如五氧化二磷)反应直接生成酯，这是类似酸碱反应的亲核亲电反应，碘化氢会被浓硫酸氧化等)

        2）根据物态分类：固体(多数，盐类、碱类、部分酸)、液体，固体是做填料洗气或者加入到固体液体中最后过滤去除/筛除，而液体往往是洗气类用途。

        3）根据干燥机理分类：物理干燥，化学干燥。化学干燥一般比较不可逆。

        最强干燥剂一般还是酸性或碱性而非中性的。

        1）洗气类干燥能力排序：第一是五氧化二磷，把第二名甩很远，然后大致是无水的氢氧化钾、浓硫酸这一类。

        2）固体或者液体的干燥排序：最强的当然是活泼金属，然后酰卤这一类活泼试剂。

        3）具体干燥剂的枚举：

                a）酸类：浓硫酸：

                干燥机理：酸的稀释热，本质是氢键有关的能量变化。

                用途用法：

                洗气用，有氧化性，不用于碘化氢等强还原性的，但是氢气这一类的还原性发挥的反应条件(活化能)比较高，可以干燥；碱性的不能干燥，会吸收，如氨；另外也会吸收三氧化硫生成焦硫酸，其他能脱水的物质也不能干燥，过氧化氢也会和硫酸脱水变成过氧硫酸，也不能用。如果吸水时没有杂质，可以加热浓缩恢复吸水性。

                b）酸酐：五氧化二磷：

                干燥机理：酸酐的活性，水化能力(生成一系列不同的磷酸，偏磷酸、多聚磷酸、正  磷酸等)。

                用途用法：

                多洗气，可以和氨(氨基类)、醇(羟基类)反应生成酯、酰胺等物质，和一般金属氧化物等当然生成盐，不宜干燥碱性物质。

                c）非金属卤化物 和 酰卤：三氯化磷、五氯化磷、三氯氧磷、亚硫酰氯(这个高中书讲由水合氯化铝制备无水氯化铝讲过，当然无水氯化铝制备最好的方法还是：(干燥)氯+铝)

                干燥机理：发生水解反应，生成卤化氢，以及含氧酸/氧化物/酰卤(五氯化磷第一水解产生三氯氧磷)

                用途用法：

                如上所述，一般用于像氯化铝这种水合水解程度高的物质的强力脱水，问题是可能会把醇、酸等物质氯化，各种亲核性物质干燥慎用。

                d）碱、碱酐类：氢氧化钠、氢氧化钾、碱石灰(CaO/NaOH)、生石灰、氧化镁、氧化钡

                干燥机理：碱：碱的稀释热，本质是氢键有关的能量变化；碱酐：不可逆的过程，氧离子的水解(说水化也行)，生成氢氧根。

                用途用法：

                中性和碱性物质的脱水，酸性物质会反应，多洗气。另外碱下歧化的物质如氯气等非金属单质和醛类等不能用，同样，容易受亲核进攻的不能用，如硅烷与碱能反应会产生硅酸根和氢气。

                e）吸附剂类：活性炭(当然碳极性不强，亲水不是最好)，活性氧化铝，分子筛类铝硅酸盐物质，硅胶。

                干燥机理：极性物质是正离子络合水的氧，负离子和水形成氢键，但不是主要的；非极性物质也可，关键是有线状(尿不湿)、层状(炭类)、网状(分子筛)的分子结构，并且利用这种分子结构中的空隙容纳水分子。

                用途用法：可以进行液体气体的去水。可以通过加热去除分子间的水分子，恢复吸水活性。铝硅酸盐可能和强酸碱反应，活性炭可能被氧化。但总体上容易反应的不多，需要注意的是吸附的选择性，需要被干燥的物质不能先于水被吸附，如对氯气可能不好用。

                f）盐类：

                机理干燥和用途：通过金属阳离子的络合和阴离子氧的氢键来结合水，往往干燥液态有机物后滤除。需要注意防止被干燥物络合等方式和盐反应。如：氯化钙可以和羟基类(醇等)羰基类(醛酮、酯等)和氨基类(氨、胺等)络合。为了防止其自身水解产生絮状物等，应该初步分液后再干燥，而且都用1、2价金属离子对应的盐，容易被氧化到更高价(然后水解)的也不要，如+2价的亚铁。

                (注意，硫酸钙没有氯化钙那么强的络合和分子层吸附，不要以为同阳离子的都一样)

                关于这种反应是物理还是化学过程有不同的分类观点，但是很多盐类可以加热脱水返回使用。另外，需要注意，饱和吸水形式吸水多只和吸水量有关，和吸水能力(强度，以干燥后的剩余水百分含量计)没有必然联系。

                列举(括号是吸水饱和的形式)：

                i）硫酸盐：CaSO4(·2H2O)、MgSO4(·7H2O)、ZnSO4(·7H2O)、Na2SO4(·10H2O)

                CuSO4(·5H2O)、MnSO4(·7H2O) CuSO4的问题是会络合氨/胺，并和硫等软碱反应

                另外硫酸铜的吸水性比较弱，也是一个问题，不过可以专给容易脱水的有机物用

                ii）硝酸盐：Mg(NO3)2(·6H2O) (高中课本就已经提到，在硝酸浓缩时用)

                iii）碳酸盐：Na2CO3(·10H2O)、2K2CO3(·3H2O)

                iv）氯化物：CaCl2(·6H2O)

                g）活泼金属类：包括活泼金属及其活泼化合物。活泼金属如镁、钠、钾、钙，活泼金属的活泼化合物主要是对应的 氢负离子化合物(NaH/CaH2/LiAlH4)和 碳负离子化合物(如：格氏试剂，不过这个比较贵，较少用于干燥)。 活泼金属的活泼化合物往往是均相分散在有机溶剂中的络合物或粉末物质，但活泼金属单质，往往需要切成细丝等，才能顺利反应(虽然氧化膜易溶于水，但是有机溶剂里面不一定溶解的很好)。

                干燥机理：和水等反应产生氢气。不可逆化学反应。

                用法用途：多干燥惰性有机溶剂，如醚(但不能加热，否则也会还原之)、烷烃、苯等

        一般来说，干燥方法有借助干燥剂的纯物理(机械性)的。借助干燥剂的，液体类可以加固体干燥剂然后过滤除去干燥剂，气体一般洗气干燥。不借助干燥剂的可以直接热空气吹或阴干。固体往往可以在粉末形式下，借助机器持续翻滚和通风，通风往往采用热空气，这种方法可以简单的用热空气，也可以借助干燥剂将空气脱水后返回来，这样产生一种类似空调制冷原理的平衡干燥(始终是空气的水分和被干燥物体水分处于接近平衡，当然也可以远离平衡，但是原理相同，空气把水带到干燥剂吸收、自身被干燥，而后自己又干燥待干燥物体)。