4. Осушка органических веществ

При проведении многих экспериментов требуется, чтобы исходные реагенты не содержали влаги. В осушке нуждаются также экстракты, получающиеся при переработке реакционной массы и продукты синтезов. При этом необходимо учитывать особенности осушки жидкостей и твердых веществ.

4.1. Требования к осушителю

Осушитель считается пригодным, если он не загрязняет осушаемое вещество, легко отделяется от него и не вступает с ним в химическое взаимодействие.

Чем больше воды может принять осушитель при сохранении достаточной эффективности, тем выше его осушающая емкость.

Такие вещества, как фосфорный ангидрид, серная кислота, хлорид кальция, сульфаты магния и натрия, удовлетворяют этим требованиям и поэтому применяются наиболее часто. Сульфат кальция, обладающий высокой эффективностью, имеет, однако, лишь незначительную осушающую емкость.

Области применения наиболее распространенных осушителей приведены в таблице 2.

Таблица 2

Наиболее распространенные осушители и их применение

Осушитель	Осушаемые вещества	Вещества, для которых их применение недопустимо	Примечания
1	2	3	4
P4O10	Газы нейтрального и кислого характера, ацетилен, сероуглерод, углеводороды, галогенопроизводные углеводородов, растворы кислот, в качестве осушителя в эксикаторах, «пистолетах»	Основания, спирты, простые эфиры, НС1, HF	Расплывается; при высушивании газов осушитель необходимо смешивать с наполнителями (разд А, 1.10.1)
CaH2	Благородные газы, углеводороды, сложные эфиры, кетоны, простые эфиры, тетрахлороуглерод, диметилсульфоксид, ацетонитрил	Вещества кислотного характера, спирты, аммиак, нитросоединения	Осушаемые газы загрязняются водородом. При сушке растворителей необходимо обеспечить возможность выхода газа
H2SO4	Газы нейтрального и кислого характера; в качестве осушителя в эксикаторах, промывных склянках	Ненасыщенные соединения, спирты, кетоны, основания, H2S, HI \	Не применяют при высушивании веществ в вакууме при повышенных температурах
CaO, BaO	Газы нейтрального и основного характера, амины, спирты, простые эфиры	Альдегиды, кетоны, вещества кислого характера	Особенно подходят для сушки газов
NaOH, KOH	Аммиак, амины, простые эфиры, углеводороды, в качестве осушителя в эксикаторах	Альдегиды, кетоны, вещества кислого характера.	Расплывается
K2CO3	Ацетон, амины	Вещества кислого характера	Расплывается
Продолжение табл. 2
1	2	3	4
Натрий (металличес-кий)	Простые эфиры, углеводороды, третичные амины	Хлорпроизводные углеводородов (осторожно! опасность взрыва), спирты и другие вещества, реагирующие с натрием	При разложении остатков использованного в качестве осушителя металлического натрия соблюдайте осторожность! Разлагать только спиртом (с водой взрывается!)
CaCl2	Парафиновые углеводороды, олефины, ацетон, простые эфиры, нейтральные газы, НС1, в качестве осушителя в эксикаторах	Спирты, аммиак, амины	Дешевый осушитель; содержит примеси основного характера
Mg(ClO4)2	Газы, в том числе аммиак, в качестве осушителя в эксикаторах	Легко окисляющиеся органические жидкости	Особенно удобен в качестве осушителя при аналитических работах
Na2SO4, MgSO4	Сложные эфиры, растворы веществ, чувствительных к различным воздействиям.
Силикагель	В качестве осушителя в эксикаторах	HF	Поглощает остаточные количества растворителей
Молекуляр-ные сита (алюмосили-каты натрия и кальция)	Газы (до 100 °С), органические растворители, в качестве осушителя в эксикаторах	Ненасыщенные углеводороды, полярные неорганические молекулы в газовой фазе	Превосходное средство для высушивания растворителей; способ регенерации: нагревают в вакууме при 150—300°С; значительная осушающая емкость

4.2. Осушка жидкостей

По окончании экстракции из водных растворов органический слой содержит некоторое количество воды как в виде эмульсии (жидкость при этом является мутной), так и в растворенном виде. В осушке нуждается также большинство растворителей, применяемых в лаборатории органического синтеза.

Во многих случаях воду можно удалить добавлением небольшого количества неорганического осушителя, который затем удаляют фильтрованием. В качестве осушителей обычно применяют безводные хлорид кальция, сульфаты магния и натрия и так называемые молекулярные сита, представляющие собой алюмосиликаты натрия и кальция. При этом следует учитывать, что хлорид кальция реагирует с соединениями многих классов, и поэтому его нельзя применять для осушки органических кислот, спиртов, фенолов, аминов, амидов, альдегидов, кетонов и сложных эфиров. Поэтому в качестве осушителя общецелевого назначения, в частности, для осушки растворов неизвестных веществ следует использовать химически индифферентные осушители, например сульфат магния - он дешев, эффективен и нейтрален по отношению к большинству функциональных групп.

Процедура осушки заключается в следующем: осушаемую жидкость помещают в коническую колбу, добавляют небольшое количество осушителя, закрывают колбу и оставляют ее на определенное время, которое может колебаться от 15-30 минут до нескольких часов. Для ускорения процесса осушки содержимое колбы можно перемешивать или встряхивать.

Обезвоживание жидкостей, содержащих много во­ды, производят в несколько стадий, добавляя свежие порции осушителя к декантированной с уже «отработанного» осушителя жидкости. Эту операцию повторяют, до тех пор, пока не исчезнут признаки изменения осушителя, в частности, хлорид кальция остается гранулированным и не липнет ко дну сосуда при взбалтывании осушаемой жидкости, гидроксид натрия не расплывается и т.п.

В тех случаях, когда осушаемая жидкость не смешивается с водой, наличие влаги можно заметить по помутнению. Осушку при этом проводят до тех пор, пока жидкость не станет прозрачной.

После завершения процесса осушки осушитель отделяют фильтрованием через складчатый фильтр или под вакуумом через сухой фильтр Шотта.

В некоторых случаях для удаления воды из жидкостей применяют азеотропную перегонку. Это возможно для тех из них, которые образуют с водой нераздельнокипящие так называемые азеотропные смеси. При перегонке сначала отгоняется азеотропная смесь, извлекающая воду, а затем - безводное вещество.