2.2　干燥（Drying）

干燥是常用的除去固体、液体或气体中少量水分或少量有机溶剂的方法，是常用的分离和提纯有机化合物的基本操作之一。在进行有机物定性、定量分析以及物理常数测定时，都必须进行干燥处理才能得到准确的实验结果。液体有机物在蒸馏前也需干燥，否则前馏分较多，产物损失，甚至沸点也不准。此外，许多有机反应需要在无水条件下进行，溶剂、原料和仪器等均要干燥。

2.2.1　干燥的方法

根据除水原理，干燥方法可分为物理方法和化学方法两种。

物理方法中有分馏、吸附、晾干、烘干和冷冻等。近年来，还常用离子交换树脂和分子筛等方法来进行干燥。离子交换树脂和分子筛均属多孔性吸水固体，受热后会释放出水分子，可反复使用。

化学方法是利用干燥剂与水分子反应进行除水。根据干燥剂除水作用的不同，可分为两类：一类与水可逆地结合，生成水合物的干燥剂，如无水氯化钙、无水硫酸镁等；另一类是与水发生不可逆的化学反应，生成新的化合物的干燥剂，如金属钠、五氧化二磷等。目前第一类干燥剂广泛使用。

2.2.2　液体有机化合物的干燥

（1）干燥剂的选择　液体有机物的干燥，通常是将干燥剂直接加到被干燥的液体有机物中进行干燥。选择合适的干燥剂非常重要。选择干燥剂时应注意以下几点。

①干燥剂应与被干燥的液体有机化合物不发生化学反应、配位和催化等作用，也不溶解于要干燥的液体中。例如酸性化合物不能用碱性干燥剂，碱性化合物不能用酸性干燥剂等。

②使用干燥剂时要考虑干燥剂的吸水容量和干燥效能。吸水容量指单位质量的干燥剂的吸水量。干燥效能是指达到平衡时液体被干燥的程度。对于形成水合物的无机盐干燥剂，常用吸水后结晶水的蒸气压来表示干燥剂效能。如硫酸钠形成10个结晶水，吸水容量为1.25，蒸气压为260Pa；氯化钙最多能形成6个水的水合物，其吸水容量为0.97，蒸气压为39Pa（25℃）。因此硫酸钠的吸水容量较大，但干燥效能弱；而氯化钙吸水容量较小，但干燥效能强。在干燥含水量较大而又不易干燥的化合物时，常先用吸水容量较大的干燥剂除去大部分水分，再用干燥效能强的干燥剂进行干燥。常用干燥剂的性能与应用范围见表2-3。

（2）干燥剂的用量　掌握好干燥剂的用量非常重要。若用量不足，则达不到干燥的目的；若用量太多，则由于干燥剂的吸附而造成被干燥物的损失。干燥剂最低用量一般可根据水在液体中溶解度和干燥剂的吸水量估算得到。但是由于液体中的水分不同、干燥剂的性能差别、干燥时间、干燥剂颗粒大小以及温度等因素影响，很难规定干燥剂的具体用量。一般情况下，干燥剂的实际用量是大大超过计算量的。

实际操作中，主要是通过现场观察判断。某些有机物干燥前浑浊，如果加入干燥剂吸水之后，呈清澈透明状，这时即表明干燥合格；如果干燥剂吸水变黏，粘在器壁上，应适量补加干燥剂，直到新加的干燥剂不结块，不粘壁，干燥剂棱角分明，摇动时旋转并悬浮（尤其MgSO4等小晶粒干燥剂），表示所加干燥剂用量合适。

一般每100mL样品约需加入0.5～1g干燥剂。

（3）干燥时的温度　对于生成水合物的干燥剂，加热虽可加快干燥速率，但远远不如水合物放出水的速率快，因此，干燥通常在室温下进行，蒸馏前应将干燥剂滤出。

（4）操作步骤

①首先把被干燥液中的水分尽可能除净，不应有任何可见的水层或悬浮水珠。

②把待干燥的液体放入预先干燥过的锥形瓶中，取颗粒大小合适（如无水氯化钙，应为黄豆粒大小并不夹带粉末）的干燥剂放入液体中，用塞子盖住瓶口，轻轻振摇，经常观察，判断干燥剂是否足量，静置半小时，最好过夜。

③把干燥好的液体倾析到蒸馏瓶中，然后进行蒸馏。

2.2.3　固体有机化合物的干燥

干燥固体有机化合物，主要是为除去残留在固体中的少量低沸点溶剂，如水、乙醚、乙醇、丙酮、苯等。由于固体有机物的挥发性比溶剂小，所以采取蒸发和吸附的方法来达到干燥的目的，常用干燥法如下。

（1）自然干燥　把被干燥固体放在滤纸、表面皿或敞开容器中，并摊开为一薄层，在室温下放置。一般需要过夜或数天才能彻底干燥。此法适用于对空气稳定、不吸潮的有机物。注意防止灰尘落入。

（2）加热干燥　对于熔点较高、遇热不分解、对空气稳定的固体有机化合物，可使用烘箱或红外灯干燥。加热温度应低于固体有机物的熔点（放置温度计），随时翻动，防止结块。

（3）冷冻干燥　待干燥的物质在高真空的容器中冷冻至固体状态，而后升华脱水。多用于热不稳定或易潮解物质的干燥。如生物活性物质的脱水，微生物菌种的保存等通常采用冷冻干燥法。

（4）干燥器干燥　对于易潮解或在高温下干燥会分解、变色的固体有机物，可用干燥器干燥。实验室常见的有普通干燥器和真空干燥器。

干燥器下部装有干燥剂，上面是一块瓷板，以盛放被干燥的样品，磨口处涂有一层很薄的凡士林，使之密封。普通干燥器一般适用于保存易潮解物质，干燥时间较长，干燥效率不高。真空干燥器（见图2-1）与普通干燥器大体相似，只是顶部装有带活塞的导气管，可接真空泵抽真空，使干燥器内的压力降低，提高干燥效率。

（5）真空干燥箱干燥　对于受热时易分解或易升华的固体有机物，可采用真空干燥箱进行干燥。优点是样品在一定温度和真空度下进行干燥，效率高。

2.2.4　气体的干燥

在有机实验中常用气体有N2、O2、H2、Cl2、NH3、CO2，有时要求气体中含很少或几乎不含CO2、H2O等，因此就需要对上述气体进行干燥。

干燥气体常用仪器有干燥管、干燥塔、U形管、各种洗气瓶（用来盛液体干燥剂）等。干燥气体常用的干燥剂列于表2-4中。