在進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，試劑及產(chǎn)品的干燥是非常重要的。例如，很多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)需要在絕對(duì)無水的條件下進(jìn)行（如格氏試劑的制備等），因此反應(yīng)中所用試劑都應(yīng)絕對(duì)干燥；另外，在提純產(chǎn)物（如液體有機(jī)物在蒸餾前，通常要先行干燥以除去水分，從而達(dá)到減少前餾分或破壞有機(jī)物與水形成的共沸混合物的目的）或?qū)Ξa(chǎn)物進(jìn)行物理常數(shù)測定（如固體有機(jī)物熔點(diǎn)的測定）、波譜分析之前，都必須進(jìn)行干燥，否則會(huì)影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

干燥的方法大致分為兩種，即物理方法和化學(xué)方法。物理方法有吸附、分餾、利用共沸蒸餾將水分帶走等。近年來也常用多孔性的離子交換樹脂和分子篩脫水，這些脫水劑都是固體，利用其內(nèi)部的孔穴吸附水分子，而一旦加熱到一定溫度時(shí)，又釋放出水分子，故可以重復(fù)使用。

化學(xué)方法是用干燥劑去水。根據(jù)去水作用不同，可分為兩類：

①與水可逆地結(jié)合形成水合物，如氯化鈣、硫酸鎂和硫酸鈉等；

②與水起化學(xué)反應(yīng)，生成新的化合物，如金屬鈉、五氧化二磷和氧化鈣等。

1.液體有機(jī)化合物的干燥

（1）利用分餾或二元、三元共沸混合物來除水分。對(duì)于不與水生成共沸混合物的液體有機(jī)物，例如甲醇和水，沸點(diǎn)相差較大，可以用精密分餾柱分開。有時(shí)利用與水形成共沸物的特性，向待干燥的有機(jī)物中加入另一有機(jī)物，利用此有機(jī)物與水形成最低共沸點(diǎn)的性質(zhì)，在蒸餾時(shí)逐漸將水帶出，從而達(dá)到干燥的目的。例如，工業(yè)上制備工業(yè)乙醇的方法之一就是將苯加到95%乙醇中進(jìn)行共沸蒸餾。

（2）使用干燥劑干燥。

①干燥劑的選擇：液體有機(jī)化合物的干燥，通常是用干燥劑與液體直接接觸，因而所用的干燥劑必須不與該物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或具有催化作用，且不溶于該液體中。例如，酸性物質(zhì)不能用堿性干燥劑；由于氯化鈣易與醇、胺等形成絡(luò)合物，因此不能用來干燥這些液體。

液體的干燥還要考慮干燥劑的吸水容量和干燥效能。吸水容量是指單位質(zhì)量干燥劑所吸收的水量；干燥效能是指達(dá)到平衡時(shí)液體的干燥程度。所以，在干燥含水量較多而又不易干燥的化合物時(shí)，常先用吸水量較大的干燥劑，除去大部分水，然后再用干燥性能強(qiáng)的干燥劑干燥。通常第二類干燥劑的干燥效能較第一類的高，但吸水量較小，所以都是用第一類干燥劑干燥后，再用第二類干燥劑干燥除去殘留的水分。而且只在需要徹底干燥的情況下才使用第二類干燥劑。常用干燥劑的性能與應(yīng)用范圍見表2-5。

表2-5　常用干燥劑的性能與應(yīng)用范圍

續(xù)表

②干燥劑的用量：干燥劑的用量可以根據(jù)干燥劑的吸水量和水在有機(jī)溶劑中的溶解度來估計(jì)，一般用量都比理論量高，同時(shí)也要考慮分子的結(jié)構(gòu)。干燥極性有機(jī)化合物和含親水基團(tuán)的化合物時(shí)，干燥劑用量需稍稍多一些。干燥劑用量要適當(dāng)，用量少則干燥不完全，用量過多，則因干燥劑表面吸附，將造成被干燥有機(jī)物的損失。一般用量為10 mL的液體需0.5～1 g干燥劑。但由于液體中的水分含量不等，干燥劑的質(zhì)量、顆粒大小和干燥時(shí)的溫度不同等因素，在實(shí)際操作中，通常根據(jù)干燥劑的形態(tài)來確定干燥劑的用量是否足夠。

③實(shí)驗(yàn)操作：在干燥前應(yīng)將被干燥液體中的水分盡可能分離干凈，不應(yīng)有任何可見的水層。加入干燥劑后，振搖片刻，靜置觀察，若發(fā)現(xiàn)干燥劑附著瓶壁或互相粘連，通常表示干燥劑用量不夠，應(yīng)繼續(xù)添加。加入干燥劑后，要放置一段時(shí)間（至少0.5 h）并不斷振搖，使干燥劑與水能充分接觸反應(yīng)，達(dá)到干燥的目的。干燥劑的顆粒大小要適當(dāng)，顆粒太大，表面積小，吸水緩慢；顆粒過細(xì)，吸附有機(jī)物較多，且難分離。

2.固體化合物的干燥

固體有機(jī)物在結(jié)晶（或沉淀）濾集過程中常吸附一些水分或有機(jī)溶劑。干燥時(shí)應(yīng)根據(jù)被干燥有機(jī)物的特性和欲除去的溶劑的性質(zhì)選擇合適的干燥方式。常見的干燥方式有：

（1）在空氣中晾干。對(duì)于那些熱穩(wěn)定性較差且不吸潮的固體有機(jī)物，或當(dāng)結(jié)晶中吸附有易燃的揮發(fā)性溶劑如乙醚、石油醚、丙酮等時(shí)，可以放在空氣中晾干（蓋一層濾紙，以防灰塵落入）。

（2）紅外線干燥。紅外燈和紅外干燥箱是實(shí)驗(yàn)室中常用的干燥固體物質(zhì)的器具。它們都是利用紅外線穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，使水分或溶劑從固體內(nèi)的各個(gè)部分迅速蒸發(fā)出來，所以干燥速度較快。紅外燈通常與變壓器聯(lián)用，根據(jù)被干燥固體的熔點(diǎn)高低來調(diào)整電壓，控制加熱溫度以避免因溫度過高而造成固體的熔融或升華。用紅外燈干燥時(shí)，應(yīng)注意經(jīng)常翻攪固體，這樣既可加速干燥，又可避免“烤焦”。

（3）烘箱干燥。烘箱多用于對(duì)無機(jī)固體的干燥，特別是對(duì)干燥劑、吸附劑的焙烘或再生，如硅膠、氧化鋁等。熔點(diǎn)高的不易燃有機(jī)固體也可用烘箱干燥，但必須保證其中不含易燃溶劑，而且要嚴(yán)格控制溫度，以免造成熔融或分解。

（4）真空干燥箱。當(dāng)被干燥的物質(zhì)數(shù)量較大時(shí)，可采用真空干燥箱。其優(yōu)點(diǎn)是使樣品維持在一定的溫度和負(fù)壓下進(jìn)行干燥，干燥量大，效率較高。

（5）干燥器干燥。凡易吸潮或在高溫干燥時(shí)會(huì)分解、變色的固體物質(zhì)，可置于干燥器中干燥。用干燥器干燥時(shí)，需使用干燥劑。干燥劑與被干燥固體同處于一個(gè)密閉的容器內(nèi)但不相接觸，固體中的水或溶劑分子緩緩揮發(fā)出來并被干燥劑吸收。因此，對(duì)干燥劑的選擇原則主要考慮其能否有效地吸收被干燥固體中的溶劑蒸氣。表2-6列出了常用干燥劑可以吸收的溶劑，供選擇干燥劑時(shí)作參考。

表2-6　干燥固體的常用干燥劑

實(shí)驗(yàn)室中常用的干燥器有以下三種：

①普通干燥器（圖2-38）：是由厚壁玻璃制作的上大下小的圓筒形容器，在上、下腔接合處放置多孔瓷盤，上口與蓋子以磨砂口密封。必要時(shí)可在磨口上加涂真空油脂。干燥劑放在底部，被干燥固體放在表面皿或結(jié)晶皿內(nèi)置于瓷盤上。

②真空干燥器（圖2-39）：與普通干燥器大體相似，只是頂部裝有帶活塞的導(dǎo)氣管，可接真空泵抽真空，使干燥器內(nèi)的壓強(qiáng)降低，從而提高干燥速度。應(yīng)該注意，真空干燥器在使用前一定要經(jīng)過試壓。試壓時(shí)要用鐵絲網(wǎng)罩罩住或用布包住以防破裂傷人。使用時(shí)真空度不宜過高，一般在水泵上抽至蓋子推不動(dòng)即可。解除真空時(shí)，進(jìn)氣的速度不宜太快，以免吹散了樣品。真空干燥器一般不宜用硫酸作干燥劑，因?yàn)樵谡婵諚l件下硫酸會(huì)揮發(fā)出部分蒸氣。如果必須使用，則需在瓷盤上加放一盤固體氫氧化鉀。所用硫酸應(yīng)是密度為1.84 g/cm3的濃硫酸，并按照每1 L濃硫酸18 g硫酸鋇的比例將硫酸鋇加入硫酸中，當(dāng)硫酸濃度降到93%時(shí)，有BaSO4·2H2SO4·H2O晶體析出，再降至84%時(shí)，結(jié)晶變得很細(xì)，即應(yīng)更換硫酸。

③真空恒溫干燥器（干燥槍）：對(duì)于一些在烘箱和普通干燥器中干燥或經(jīng)紅外線干燥還不能達(dá)到分析測試要求的樣品，可用真空恒溫干燥器（干燥槍，見圖2-40）干燥。其優(yōu)點(diǎn)是干燥效率高，尤其是除去結(jié)晶水和結(jié)晶醇效果好。使用前，應(yīng)根據(jù)被干燥樣品和被除去溶劑的性質(zhì)選好載熱溶劑（溶劑沸點(diǎn)應(yīng)低于樣品熔點(diǎn)），將載熱溶劑裝進(jìn)圓底燒瓶中。將裝有樣品的“干燥舟”放入干燥室，接上盛有五氧化二磷的曲頸瓶，用水泵或油泵減壓。加熱使溶劑回流，溶劑的蒸氣充滿夾層，樣品就在減壓和恒溫的干燥室內(nèi)被干燥。每隔一定時(shí)間抽氣一次，以便及時(shí)排除樣品中揮發(fā)出來的溶劑蒸氣，同時(shí)可使干燥室內(nèi)保持一定的真空度。干燥完畢后，先去掉熱源，待溫度降至接近室溫時(shí)，緩慢地解除真空，將樣品取出置于普通干燥器中保存。真空恒溫干燥器只適用于少量樣品的干燥。

圖2-38　普通干燥器

圖2-39　真空干燥器

圖2-40　真空恒溫干燥器

3.氣體的干燥

實(shí)驗(yàn)室中臨時(shí)制備的或由儲(chǔ)氣鋼瓶中導(dǎo)出的氣體在參加反應(yīng)之前往往需要干燥；進(jìn)行無水反應(yīng)或蒸餾無水溶劑時(shí)，為避免空氣中水汽的侵入，也需要對(duì)可能進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)或蒸餾系統(tǒng)的空氣進(jìn)行干燥。氣體的干燥方法有冷凍法和吸附法兩種。冷凍法是使氣體通過冷卻阱，氣體受冷時(shí)，其飽和濕度變小，其中的大部分水汽冷凝下來留在冷卻阱中，從而達(dá)到干燥的目的。吸附法是使氣體通過吸附劑（如變色硅膠、活性氧化鋁等）或干燥劑，使其中的水汽被吸附劑吸附或與干燥劑作用而除去或基本除去以達(dá)到干燥的目的。干燥劑的選擇原則與液體干燥的相似。表2-7列出了干燥氣體時(shí)常用的一些干燥劑。使用固體干燥劑或吸附劑時(shí)，所用的儀器為干燥塔、干燥管、U形管（圖2-41）。所用干燥劑應(yīng)為塊狀或粒狀，切忌使用粉末，以免吸水后堵塞氣體通路，并且裝填應(yīng)緊密而又有空隙。如果干燥程度要求高，可以連接兩個(gè)或多個(gè)干燥裝置。如果這些干燥裝置中的干燥劑不同，則應(yīng)使干燥效能高的靠近反應(yīng)瓶一端，吸水容量大的靠近氣體來路一端。氣體的流速不宜過快，以便水汽被充分吸收。如果被干燥氣體是由鋼瓶導(dǎo)出的，應(yīng)當(dāng)在開啟鋼瓶并調(diào)好流速之后再接入干燥系統(tǒng)，以免因流速過大而發(fā)生危險(xiǎn)。如果用濃硫酸作干燥劑，則所用儀器為洗氣瓶（圖2-42），此時(shí)應(yīng)注意將洗氣瓶的進(jìn)氣管直通底部，不要將進(jìn)氣口和出氣口接反了。在干燥系統(tǒng)與反應(yīng)系統(tǒng)之間一般應(yīng)加置安全瓶，以避免倒吸。濃硫酸的用量宜適當(dāng)，太多則壓力過大，氣體不易通過，太少則干燥效果不好。干燥系統(tǒng)在使用完畢之后應(yīng)立即封閉，以便下次使用。如果所用干燥劑已失效，應(yīng)及時(shí)更換。吸附劑如失效，應(yīng)取出再生后重新裝入。

表2-7　干燥氣體時(shí)所用的干燥劑

圖2-41　干燥管、干燥塔和U形管

圖2-42　洗氣瓶