Органическая химия

Взгляд из лаборатории

FONT_SIZE

SCREEN

Cpanel

Статьи

Перекристаллизация - один из самых эффективных методов очистки твердых соединений ... Читать далее...

Видеоуроки

Видеоурок, посвященный основам Высокоэффективной жидкостной хроматографии. Смотреть...

Абсолютизирование (обезвоживание) растворителей

Осушение. Фотограф: Болотов П.М.Абсолютизирование – это процесс подготовки безводного растворителя. Этот этап работы особенно важен при работе с веществами, способными взаимодействовать с водой, например, реактивами Гриньяра, многими металлокомплексными соединениями и т.д. Вода влияет на ход химических реакций и их селективность, чистоту получаемого продукта и его устойчивость при хранении.

Многие органические растворители способны содержать значительные количества воды. Высокополярные растворители (такие как ДМСО, ДМФА или спирты) смешиваются с водой в любых соотношениях и легко поглощают воду из воздуха. Неполярные и слабополярные растворители, даже несмотря на то, что они не смешиваются с водой, также способны содержать воду в значительных количествах. Например, диэтиловый эфир растворяет до 7 вес. % воды.

Существует несколько методов получения абсолютных (обезвоженных) растворителей, которые применяются в зависимости от целей. Однако, не стоит забывать, что полное удаление всех молекул воды из растворителя невозможно в принципе (из-за установления равновесия между осушителем и водой), можно лишь снизить содержание воды до приемлемого уровня. Соответствующий анализ в настоящее время производится по методу, предложенному К. Фишером.

Способы удаления воды из растворителей и область их применения

  1. Высаливание.
    Большое количество воды может быть удалено путем встряхивания несмещивающегося с водой органического растворителя с насыщенным раствором поваренной соли в воде (такой раствор в иностранной литературе часто называют "brine") или добавлением соли непосредственно к органическому растворителю. Действие основано на большем сродстве воды к соли, чем к органическому растворителю. Высаливание удобно проводить в делительной воронке (см. экстракция).
  2. Азеотропное удаление.
    Многие органические вещества способны образовывать с водой азеотропы - нераздельнокипящие смеси (такие смеси невозможно разделить путем перегонки из-за равенства составов равновесных жидкой и паровой фаз). Удаление воды с помощью образования азеотропной смеси часто применяется при осушении растворителей (например, водного этанола в присутствии бензола), при проведении реакций, требующих удаления воды (например, реакция этерификации с насадкой Дина-Старка). Список водных азеотропных смесей можно посмотреть здесь.
  3. Сорбция воды осушающими агентами (осушителями).
    Можно выделить три основных вида сорбции воды (список основных осушителей, область их применения и поглощающую способность можно посмотреть здесь), которые находят применение в химических реакциях как поглотители воды, при хранении лабильных по отношению к воде органических соединений, осушении растворителей и экстрактов продуктов химических реакций:
    1. Абсорбция.
      Поглощение воды всем объемом сорбента. Примеры осушителей, работающих по этому принципу - растворы конц. Н2SO4, конц. КОН и т.д.
    2. Адсорбция.
      Поглощение воды поверхностью сорбента. Например: молекулярные сита 3-4 Å (порами избирательно поглощаются молекулы воды, в то время как молекулы растворителя, большие по размеру, в поры не проходят), Al2O3, SiO2 (действие основано также на хемосорбции - образуются Al(OH)3 и H2SiO3 соответственно).
    3. Хемосорбция.
      Химическое взаимодействие сорбента с водой, в результате которого образуются новые химические вещества. Примерами таких осушителей являются P2O5, CaO, BaO, Na и т.д.
    4. Образование кристаллогидратов.
      Можно рассматривать как частный случай хемосорбции. Происходит взаимодействие воды с осушителем, в результате которого вода достаточно прочно связывается с образованием кристаллогидратов. Примеры: Na2SO4, MgSO4 и т.д. При использовании осушителей этого типа нужно помнить, что при нагревании кристаллогидраты способны выделять поглощенную воду. По этой причине осушитель отделяют от раствора фильтрованием.