想問一下醛或者酮可以用氯化鈣、氯化鎂等乾燥嘛?

結合醇的性質,醇與水能形成氫鍵,而低級的醛酮也可以,是不是也不能用這些試劑乾燥?


(20171120補充修改)

低級醇不能用氯化鈣、氯化鎂等乾燥,並非低級醇與水形成氫鍵的問題,而是低級醇可能和氯化鈣、氯化鎂等形成絡合物,例如CaCl2與乙醇可形成CaCl2·4C2H5OH,這種絡合物中,醇分子與氯化鈣的結合形式類似結晶水,稱為「結晶醇」或者「醇合物」。

結晶水的形成原因主要有兩種:陽離子與水分子結合,或者陰離子與水分子結合。也可以說,如果水溶液中結晶時,水合離子,而不是簡單離子進入了晶格,就會形成結晶水。

其中,第3周期及其以上的元素的陽離子,由於往往有空d軌道,而水分子有孤對電子,因此陽離子與水分子的結合很多都是配位鍵結合,或者說這類陽離子帶結晶水的結晶水合物很多實際上都是絡合物(這裡使用較容易理解的絡合物價鍵理論解釋,實際上使用晶體場理論、配位場理論等解釋可能更好),例如六水合氯化鎂MgCl2·6H2O,實際上可以寫作[Mg(H2O)6]Cl2。

某些含氧酸根陰離子可以以氫鍵結合水分子,結晶時有可能形成陰離子氫鍵結合水分子的結晶水,甚至有時候還會出現陰離子和陽離子都結合水分子的結晶水合物,典型例子是五水合硫酸銅CuSO4·5H2O,它的結構實際上是[Cu(H2O)4](SO4·H2O)。

低級醇的結構近似水,氧原子上也有孤對電子,因此也有可能和水分子一樣與某些陽離子以配位鍵結合,生成絡離子,在結晶時,絡離子,或者說醇合離子進入了晶格,就會像結晶水一樣生成結晶醇,最終得到結晶醇合物。

如果結晶醇合物十分穩定,加熱蒸餾等條件下也不分解,就會導致乾燥劑與醇難於分離,這種情況下當然就不能用能形成結晶醇合物的乾燥劑來乾燥醇了,典型例子就是不能用無水氯化鈣乾燥乙醇,因為結晶醇合物CaCl2·4C2H5OH較為穩定,反而可以用氯化鈣除去雜質乙醇,例如製備乙酸乙酯,乙醇、乙酸和催化劑反應蒸餾後得到的粗乙酸乙酯中,往往含有乙醇,因為乙酸乙酯、乙醇和水能形成低沸點共沸物,因此除去粗乙酸乙酯中的雜質乙醇,可以用飽和氯化鈣溶液洗滌。

很多含氧有機物的氧原子上都有孤對電子,都有一定的與鈣、鎂等元素的陽離子或者原子配位的能力,例如乙醚或者四氫呋喃可以用來穩定格氏試劑,原因之一就是醚中氧原子上的孤對電子能與鎂原子配位。

但只要這些含氧有機物,氧原子上孤對電子與鈣離子、鎂離子等形成的配位鍵不是十分牢固,或者說形成的絡合物,不像CaCl2·4C2H5OH這樣的結晶醇合物那麼穩定,通過加熱蒸餾等手段能夠分解,則仍然有可能可以用無水氯化鈣進行乾燥,因為氯化鈣的二水合物CaCl2·2H2O十分穩定,遠超過100℃的高溫煅燒才能得到無水氯化鈣,或者說氯化鈣與水分子的結合能力更強。例如乙醚的乾燥可以用加入無水氯化鈣迴流後蒸餾的方法,但要注意先除去乙醚中的過氧化物,也可以將除去過氧化物的乙醚直接加入無水氯化鈣,靜置乾燥數日,再蒸餾。

丙酮則不宜用無水氯化鈣乾燥,因為丙酮羰基氧原子上孤對電子的配位能力也較強,也有與氯化鈣形成較穩定絡合物的能力。氨和某些有機胺,鹼性比水和低級醇強,說明氮原子給出孤對電子的能力更強,氮原子上的孤對電子親核能力和配位能力一般都強於氧原子,與鈣離子的配位趨勢往往更大,生成的絡合物也穩定,因此無水氯化鈣也不能用於乾燥氨和某些有機胺,例如無水氯化鈣和氨可以生成CaCl2·8NH3絡合物。

另外,氫氧化鈣的第二級電離是不完全的,或者說Ca(OH)+其實只是較弱的鹼(與硫酸氫根離子HSO4-實際上只是中強酸類似),因此生產無水氯化鈣,特別是工業品時,高溫煅燒CaCl2·2H2O會發生微弱的水解反應,生成少量鹼式氯化鈣Ca(OH)Cl:

CaCl2·2H2O → Ca(OH)Cl + H2O↑ + HCl↑

因此無論是試劑無水氯化鈣,還是工業品無水氯化鈣中,往往含有少量鹼式氯化鈣Ca(OH)Cl,因此對鹼十分敏感的有機物,最好不要用無水氯化鈣乾燥。

附註:無水乙醇的製備,第一步可以用氧化鈣(生石灰)乾燥,生成的氫氧化鈣對熱穩定,可直接在95%左右的乙醇中加入生石灰,加熱迴流後蒸餾,可得約99.5%的乙醇,即一般的無水乙醇。

如果要得到99.95%以上的絕對乙醇,可以用金屬鈉或者金屬鎂處理,其中以金屬鎂處理較為簡單,也安全一些,取一定量的99.5%乙醇,加入乾燥除去氧化膜的金屬鎂,可再加入少量碘作為催化劑,加熱迴流,使之生成乙醇鎂:

2C2H5OH + Mg → (C2H5O)2Mg + H2↑

將得到的乙醇鎂—乙醇溶液,加入較大量的99.5%乙醇中,加熱迴流,乙醇鎂即和微量的水發生水解反應,重新得到乙醇,氫氧化鎂沉澱析出:

(C2H5O)2Mg + 2H2O → 2C2H5OH + Mg(OH)2↓

氫氧化鎂不溶於乙醇,因此會沉澱析出,相當於將水帶走了,蒸餾即可獲得99.95%左右的絕對乙醇。

用金屬鈉處理,儘管鈉的乾燥能力更強,但生成的氫氧化鈉是可溶於乙醇的,在乙醇中存在下列平衡:

C2H5ONa + H2O ? C2H5OH + NaOH

因此反而不容易將水徹底除去,如果設法除去氫氧化鈉,例如加入某些高沸點有機酸的乙醇酯,蒸餾後可獲得99.99%絕對乙醇,但較麻煩,使用金屬鈉又不安全,因此沒有特殊要求時使用金屬鎂處理製備絕對乙醇就可以了。


那上面的那個回答是什麼意思啊,人家題主問醛/酮能否用氯化鈣或者氯化鎂乾燥,你回答低級醇與氯化鈣形成絡合物,你明明答非所問嘛!

醛酮,氯化鎂或者氯化鈣乾燥可以用,但是不好用,因為粒度太小,不好過濾,況且誰會用那麼相對奢侈的東西(價格>5元/Kg)啊!

一般醛酮就是用無水硫酸鈉,或者無水硫酸鎂來乾燥的(價格<1元/Kg)

不能用氧化鈣來乾燥,因為長時間會導致酮基聚合。


不能,會形成絡合物


推薦閱讀:

人為什麼吸入乙醚後會失去知覺,這背後的原理是什麼?
為何知乎上實驗學科的牛人比數學牛人更多?
為什麼洗衣服時加食鹽可以防止衣服褪色?
為什麼鍚與冰水反應才可生成醚?

TAG:化學 | 有機化學 | 應用化學 |