高中化學(xué)常見干燥劑

姜紅

一、干燥劑類型

干燥劑能除去潮濕物質(zhì)中的水分，它的干燥原理大致分物理原理和化學(xué)原理兩類。一類是通過物理方式將水分子吸附在自身的結(jié)構(gòu)，它們內(nèi)部通常為極細的毛孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些毛細孔能夠吸收水分，并通過其物理吸引力將水分保留住。常見的物理干燥劑有硅膠（成分為mSiO2·nH2O）與分子篩（成分為活性氧化鋁等）。另一類是吸收水分子產(chǎn)生新物質(zhì)，如水合物或其他化合物。與水可以生成水合物的有硫酸、無水氯化鈣、無水硫酸銅、無水硫酸鈉、無水硫酸鎂和無水氯化鎂等；與水反應(yīng)后生成其他化合物有五氧化二磷、氧化鈣、金屬鈉、金屬鎂等。如果根據(jù)干燥劑的酸堿性來分，可以分為三類：一類為酸性干燥劑，有濃硫酸、五氧化二磷、硅膠等；一類為堿性干燥劑，有固體燒堿、生石灰和堿石灰（氫氧化鈉和氧化鈣的混合物）等；還有一類是中性干燥劑，如無水氯化鈣、無水硫酸鎂等。

二、干燥劑選擇原則

選擇干燥劑時首先應(yīng)考慮干燥劑和被干燥物是否會反應(yīng)。酸性干燥劑不能干燥堿性物質(zhì)，比如濃硫酸、五氧化二磷、硅膠不能干燥氨。堿性干燥劑不能干燥酸性物質(zhì)，比如堿石灰等不能干燥HCl等酸性氣體。有些中性干燥劑能和被干燥物反應(yīng)，如無水CaCl2不能用于干燥NH3，二者會發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成一些加合物 CaCl2+4NH3CaCl2·4NH3 ；CaCl2+8NH3CaCl2·8NH3 。濃硫酸不能干燥H2S、HI、HBr等還原性氣體，因為會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如H2S+H2SO42H2O+SO2+S↓ 。除此之外，還要考慮吸水能力、干燥的速率、價格高低、能否再生、是否安全環(huán)保等因素。

三、常用干燥劑的特點和適用范圍

1.濃硫酸濃硫酸具有強烈的吸水性，對許多有機化合物有腐蝕性，因此常用于干燥無機物，除去不與H2SO4反應(yīng)的氣體中的水分。常作為H2、O2、CO、SO2、N2、HCl、CH4、CO2、Cl2等氣體的干燥劑，不能干燥NH3、H2S、HI、HBr。硫酸是液體干燥劑，一般裝在洗氣瓶中（氣體從長管進，短管出），而固體干燥劑裝在干燥管或U形管中。

2.無水氯化鈣價格便宜，吸水能力較強，干燥速度較快，對固體、液體和氣體的干燥均可使用。有干燥能力的是含二分子結(jié)晶水的氯化鈣CaCl2·2H2O，潮解吸水后成為含六分子結(jié)晶水的氯化鈣CaCl2·6H2O。加熱至30 ℃時成CaCl2·4H2O，至200 ℃又恢復(fù)為CaCl2·2H2O，氯化鈣能水解成Ca（OH）2 或Ca（OH）Cl ，不宜作為酸性物質(zhì)的干燥劑。同時氯化鈣易與醇類，胺類及某些醛、酮、酯形成分子絡(luò)合物。如與乙醇生成CaCl2·4C2H5OH、與甲胺生成 CaCl2·2CH3NH2，與丙酮生成CaCl2·2（CH3）2CO 等， 因此不能作為上述各類有機物的干燥劑，可以用氯化鈣脫水的有機物有烴類、鹵代烴類、醚類。對沸點較高的有機物，干燥后應(yīng)將干燥劑濾出，不可一起加熱蒸餾，以免被吸去的水分在加熱時再度放出。

3.生石灰價格便宜，來源方便，實驗室常用它來干燥氨以及制備無水乙醇。不能用于干燥酸性物質(zhì)或酯類。與水作用后生成不溶性的Ca（OH）2，對熱穩(wěn)定，在蒸餾前不必濾除 。

4.無水硫酸鎂白色粉末狀，有很強的干燥能力，吸水作用迅速、效率高、價廉，吸水后形成帶不同數(shù)目結(jié)晶水的硫酸鎂MgSO4·nH2O （n=1，2，4，5，6，7）。最終吸水產(chǎn)物為MgSO4·7H2O（48℃以上易分解）。由于其吸水較快，對各種有機物均不起化學(xué)反應(yīng)，常用來干燥有機試劑。對熱不穩(wěn)定，在蒸餾前須濾除。

5.五氧化二磷是所有干燥劑中干燥效力最高的。P2O5與水作用非?？?，反應(yīng)不可逆，但吸水后生成表面呈粘漿狀磷酸，操作不便，且價格較貴。一般是先用其他干燥劑如無水硫酸鎂或無水硫酸鈉除去大部分水，殘留的微量水分再用P2O5干燥。堿性物質(zhì)或有羥基的化合物不宜用五氧化二磷來脫水?？捎糜诟稍锿闊N、鹵代烴、鹵代芳烴、醚等。

6.金屬鈉金屬鈉有很強的吸水作用，常常用作醚類、苯等惰性溶劑的最后干燥。一般先用無水氯化鈣或無水硫酸鎂干燥除去溶劑中較多量的水分，剩下的微量水分可用金屬鈉絲或鈉片除去。但金屬鈉不適用于能與堿起反應(yīng)的或易被還原的有機物的干燥。如不能用于干燥醇（制無水甲醇、無水乙醇等除外）、酸、酯、有機鹵代物、酮、醛及某些胺。含水量多的溶劑也不能用，因為鈉遇水發(fā)生爆炸，易引起危險事故。

7.無水硫酸鈉白色粉末狀，吸水后形成帶10個結(jié)晶水的硫酸鈉Na2SO4·10H2O（30℃以上易分解）。因其吸水容量大，且為中性鹽，對酸性或堿性有機物都可適用，價格便宜，因此應(yīng)用范圍較廣。但它與水作用較慢，干燥程度不高。當(dāng)有機物中夾雜有大量水分時，常先用它來作初步干燥，除去大量水分，然后再用干燥效率高的干燥劑干燥。對熱不穩(wěn)定，在蒸餾前須濾除。

8.苛性堿固體氫氧化鈉（NaOH）和氫氧化鉀（KOH）只適用于干燥堿性有機物如胺類等。因其堿性強，對某些有機物起催化反應(yīng)，而且易潮解，故應(yīng)用范圍受到限制。不能用于干燥酸類、酚類、酯、酰胺類以及醛酮。

四、食品干燥劑

食品常用的干燥劑有生石灰和硅膠。硅膠是一種高微孔結(jié)構(gòu)的含水二氧化硅，無毒、無味、無嗅，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，有較強的吸水性，但成本較高。有些食品企業(yè)為節(jié)約成本，用的是生石灰干燥劑。生石灰具有強堿腐蝕性，經(jīng)常發(fā)生傷害小孩或老人眼睛的事件，并且遇水發(fā)生急劇化學(xué)反應(yīng)，可瞬間釋放出大量熱量，可能發(fā)生爆炸，目前已逐漸被淘汰。

（收稿日期：2016-09-15）