溶剂的分类

溶剂及其的分类SX1206003金潘溶剂的定义溶剂是指能使溶质溶解本身以外的其它物质，溶解或分散的液体。工业用溶剂可以是纯物质，也可以是混合物，氯化物和含氧化合物（醇、酮、酯、乙二醇等），此外还有与水互溶的二甲基甲酰胺，它几乎是一种万能溶剂，可溶解聚丙烯腈，四氢呋喃也是一种溶剂，可溶解聚氯乙烯和某些聚氨酯。一、溶剂概述二、溶剂的功能通常有以下几种：1、萃取提纯：从混合物中萃取出某一固体或液体，以达到提纯之目的。2、化学反应场所：绝大多数的化学反应都借助不同的溶剂来进行，对于同一个反应不同的溶剂会有不同的效果，某些能促进反应而另外一些可能抑制反应，甚至不发生反应。3、用作涂料或其它高分子化合物的载体，以调整粘度。4、层析：常用的层析又分薄层层析和柱层析，但都需要溶剂来展开（又称展开剂），用以分离较难分离的混合物。5、清洗：从金属、织物或其它物质上清洗去沾污物。化学反应得到的产物通常也要用不同的溶剂洗涤，除掉大部分杂质，以得到较纯的产物。水：是一种最常用且特殊的溶剂，它具有高极性和高介电常数，溶剂化倾向大，并通过氢键使分子有一定程度的规则排列。相反饱和烃类的性质则处于另一极端，其余有机溶剂的物理和化学性质介于这两个极端之间。溶剂的性质常用下列指标描述。三、溶剂的性能指标1、溶解度：有机溶剂与水的相溶性是很重要的，第三组分对两者的互溶性影响较大。2、蒸汽压和沸点；一般要求溶剂必须是蒸汽压低，沸点高的物质。室温下蒸汽压较高的溶剂是不实用的，操作时这类溶剂易从容器中泄漏出来，并引起火灾或导致中毒。3、熔点：熔剂的熔点不宜过高，室温下应呈液态。在某些特殊萃取过程中可采用熔点低于被提取有机化合物熔点的溶剂，在两种液相冷却过程中，被提取物易固化，便于分离。4、粘度和表面张力，一般要求溶剂粘度小，表面张力高，过粘的溶剂不便使用，不但输送困难，且如用作萃取时，不利于两相搅拌和两相的分离。表面张力过低也不利于分离。5、光学性质，大多数溶剂中在可见光区无显著的吸收，但能吸收紫外区的光。故需测定溶剂中溶质的紫外光吸收时，须注意溶剂对紫外光的吸收不应与溶质重叠。6、介电常数；用于萃取时，用高介电常数的溶剂，用作稀释剂时，选用较低介电常数的溶剂。（1）按溶剂本身性质分类：极性溶剂：二氯甲烷、DMSO、丙酮、醋酸乙酯非极性溶剂：二硫化碳、四氯甲烷惰性溶剂：苯、二氯乙烷溶剂化溶剂：水溶剂的分类极性溶剂是由那些具有偶极矩的分子，即极性分子组成的。具有较大的μ值，介电常数高，溶剂化倾向大等特点。溶剂的极性通常与溶剂的介电常数(ε/F·m-1)联系起来，用介电常数划分溶剂的类型。ε＞15F·m-1称为极性溶剂ε＜15F·m-1称为非极性溶剂常用溶剂的介电常数惰性溶剂是指溶剂分子和溶质分子间相互作用很小的溶剂，也称疏质子溶剂。溶剂化溶剂是指溶剂分子与酸或碱分子发生明显的相互作用的溶剂。练习题下列溶剂哪些是极性溶剂？哪些是非极性溶剂？CH3OH液NH3（CH3)2S=OCS2极性溶剂：非极性溶剂：碱性溶剂易接受质子的溶剂酸性溶剂很难与质子结合但易给出质子的溶剂两性溶剂既能给出质子，又能接受质子的溶剂质子惰性溶剂既不给出质子又不接受质子的溶剂(2)根据溶剂亲质子能力（3）按化学结构和官解团分类烃类：常用作稀释剂，与各种溶质的相互的作用力极为微弱，如正已烷环已烷、煤油、石油醚、苯、甲苯、二甲苯。卤代烃类：最常用的是CCl4和氯仿，此外：1,2—二氯乙烯、三氯乙烯、氯苯，十分稳定，不易燃烧，本身是阻燃剂，沸点低是很好萃取剂。醇类：低级醇类：如甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇，室温下与任何比例的水互溶。在水中的溶解度伯醇仲醇叔醇。醚类：最常用的是乙醚，但其沸点低、挥发度大，具有麻醉作用，使用时须小心，一般在萃取中使用较多。酮类：如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环乙酮，其化学稳定性好。酯类：用作稀释剂和萃取剂，如乙酸的酯类。但大多酯类易水解，磷酸酯对水解相对稳定，如磷酸三丁酯使用日趋增多。含氮溶剂：二甲基甲酰胺、硝基苯、硝基甲烷。（4）在涂料工业中，根据溶剂对树脂的溶解能力不同分为活性溶剂,即真溶剂：即能使树脂溶解，即能使树脂变成分散的可溶剂状态。大多是极性物质，含有含氧官能团，如脂肪酸酯、酮类和乙二醇醚等。均有破坏氢键和偶极一偶极键的作用，阻止了凝聚。助溶剂，或称潜溶剂:本身不能溶解树脂，但当有活性溶剂存在时，它能起到增加溶解能力的作用，并能使混合溶剂的溶解度参数与高分子化合物更接近，使之少凝聚、常为醇类。稀释剂：用来调节粘度，降低树脂一溶剂系统的间格，偶而亦能起到使树脂溶解的作用，常为芳香族或脂肪族烃类。如烃类化合物对硝基纤维素来说是稀释剂。涂料中使用溶剂目的其目的是为了降低成膜物质的粘度，便于施工，以得到均匀的保护涂层。这些溶剂在成膜之后，应能全部蒸以除去，而无残留，故大多是挥发性有机液体。涂料用的成膜物质都是无定形的有机高聚物，用适当溶剂溶解后，溶液的粘度随浓度的增大而增大，控制溶液的粘度是由施工条件决定，而不是象一般化合物，有溶解度的限制。要想达到最好的成膜性能，选择溶剂是十分重要的。分子溶剂（分子熔融体，涉及分子间力）离子溶剂（熔盐，涉及离子键）原子溶剂（低熔点金属，涉及金属键）(5)按溶剂的液态结构分类按沸点可大致分为：1)低沸点溶剂（在常压下，沸点低于100℃）如：乙醚2)中沸点溶剂（在常压下，沸点在100-150℃之间）如：甲苯3)高沸点溶剂（在常压下，沸点高于150℃）如：DMSO(6)按溶剂的物理常数分类质子溶剂（又称两性溶剂）（有质子自递作用）中性溶剂（均等两性溶剂）（接受质子和给出质子能力相同，如H2O）碱性溶剂（亲质子溶剂）（易接受质子，如NH3）酸性溶剂（给质子溶剂）（易给出质子,如H2SO4、HF）非质子溶剂（无质子自递作用，如SO2、BrF3）(7)按溶剂的质子传递情况分质子溶剂：分子中含有可作为氢键给体的O—H键或N—H键的溶剂称为质子溶剂。非质子溶剂：分子中没有氢键给体的溶剂称为非质子溶剂。O—H、N—H键的O和N都有孤对电子，因此质子溶剂既是氢键给体，又是氢键受体，如H2O、ROH、RNH2等。非质子溶剂不是氢键给体，有些是氢键受体，如CH3COCH3、HCON(CH3)2等；有些也不是氢键的受体，如C6H6、n-C7H16等。溶质和溶剂的相互作用溶质能溶于溶剂，说明在溶液中溶质和溶剂间存在相互作用。溶质和溶剂间的作用力除来源于静电引力，也可来源于广义的酸碱的相互作用。如溶剂化作用、酸碱作用、偶极作用、氢键合作用、极化作用等。溶剂化作用1．溶剂化在溶液中，溶质被溶剂分子包围的现象称为溶剂化。例如：氯化钠在溶液中，结构单元就是水化了的钠离子（Na+）和氯离子（Cl-），即氯化钠被水溶剂化。2.溶剂化的本质一个极性溶剂分子有带部分正电荷的正端和带部分负电荷的负端，如R-O-H。正离子与溶剂的负端，负离子与溶剂的正端互相吸引，称为离子－偶极作用，也称为离子－偶极键。离子－偶极作用是溶剂化的本质，一个离子可形成多个离子－偶极键，结果是离子被溶剂化，被溶剂分子包围。d+d-质子溶剂的溶剂化作用除了离子－偶极键作用外，往往还有氢键的作用。3．溶剂化的结果稳定了离子，降低了离子的化学反应活性。例如：质子溶剂不仅稳定正离子，还急剧地降低了负离子的反应活性，因为负离子的碱性及亲核性是一致的。溶剂理论1905年美国化学家佛兰克林（E.C.Franklin）提出了酸碱的溶剂理论，如下定义酸碱：在某溶剂的溶液中，凡能解离产生该溶剂阳离子的物质为酸；凡能解离产生该溶剂阴离子的物质为碱。这一理论不仅概括了水溶液中的酸碱概念，而且把酸碱概念引入非水溶剂，例如在液氨中铵盐（如NH4Cl）表现为酸，氨基化物（如NaNH2）表现为碱。同一种溶质在不同溶剂中常常表现出不同的酸碱性，甚至相反的酸碱性质,说明溶液的酸碱性并不完全取决于溶质，溶剂的酸碱性也起很大作用。例如，乙酸在水中是弱酸，在液氨中是强酸，而在无水硫酸中则显碱性。溶剂性质对溶液酸碱性的影响溶剂对溶质氧化还原性的影响在不同溶剂中，溶质的氧化还原性也受到溶剂本身氧化还原性质的影响和限制。1)以液氨为例，电子在液氨溶液中能够存在相当长的时间。液氨中。可以将钠作为有机化合物的好的还原剂；2)而在水中，由于水优先被钠还原，则无法使钠起到这一作用。3)另外，氨比水也更难氧化，在此溶液中，许多在水中不能使用的氧化剂可以使用，如O3,O2-能在液氨中存在和使用。液氨溶液中的标准电极电势--------------------------------------------------------------------------------------酸性溶液（1mol.L-1NH4+）碱性溶液（1mol.L-1NH2-）电极反应Eθ/V电极反应Eθ/V--------------------------------------------------------------------------------------Li++e–→Li-2.34LiNH2+e-→Li+NH2--2.70K++e-→K-2.04K++e-→K-2.04Na++e-→Na-1.89NaNH2+e-→Na+NH2--2.02NH4++e-→NH3+1/2H20.00NH3+e-→NH2-+1/2H2-1.59Cu++e-→Cu0.361/2N2+2NH3+3e-→3NH2--1.551/2I2(s)+e-→I-1.261/2I2(s)+e-→I-1.26-------------------------------------------------------------------------------------溶剂的拉平效应和区分效应若是几种酸分别溶于同种溶剂中时，如果酸中的质子均完全解离变为溶剂化质子，则这几种酸在这一溶剂中均表现为强酸，那么就称这些酸被溶剂拉平了，即它们原有的酸性强度差别因溶剂无法区别而被拉平。这种将各种不同酸的强度拉平到溶剂化质子水平的作用称为拉平效应。如HClO4、H2SO4、HNO3、HCl在水中都完全电离，表现为强酸，因此水是这些酸的拉平溶剂。如果在碱性较弱或酸性较强的溶剂中，这些酸的解离倾向就会受到限制，从而使它们的酸性强度有可能加以区别。这种能区分酸的强弱的作用称为区分效应。例如HClO4,HI,HBr,HCl在水中完全按下式解离：HX+H2O→H3O++X-表现为强酸性，在水溶液中这些酸被拉平了，但在酸性比水强的溶剂中。如乙酸中，HClO4仍为强酸，而HI,HBr,HCl就表现为弱酸。乙酸作为溶剂对这些酸具有区分效应。由此可知，酸的相对强度在碱性较强的溶剂中，易被拉平而无法区别，应选择在酸性较强的溶剂中加以比较。同样道理，碱的相对强度在酸性较强溶剂中易被拉平，应选择在碱性较强溶剂中进行比较。几种溶质在无机非水溶剂中的酸碱性溶剂溶质H2O(l)NH3(l)H2SO4(l)HF(l)HOAc弱酸性强酸性碱性碱性HNO3强酸性强酸性弱酸性酸性HClO4强酸性强酸性弱酸性酸性乡村屌丝MV——《够坚强》欣赏一首歌曲：溶剂萃取是溶剂的另一大用途，它是一种分离过程。根据用溶剂处理的物质性质（气体、固体），萃取分为气体吸收，液—液萃取，液—固萃取。炼油气或天然气用一（或二）乙醇胺处理除去H2S——气体吸收。从苯,甲苯或二甲苯生产的产品中用乙醇-水，N—甲基吡咯酮—乙二醇等萃取芳香族化合物——液一液萃取。将硫酸通过矿床，从矿石中渗洗出硫酸铜——液—固萃取：采用液体溶剂从固体中分离出一种或多种溶质。萃取水相中被萃取物浓度改变时，则被萃取物在有机相的浓度也要发生变化。可计算分配比。在一定温度下，被萃取物质在两相的分配达到平衡时，以该物质在有机相的浓度和它在水相的浓度关系作图，可得曲线，称为萃取等温线，也叫萃取平衡线。萃取饱和容量单位：被萃取物质量g/L有机相体积（萃取剂摩尔数）。饱和度：有机相中的实际容量与饱和容量之比，一般1。一、萃取等温线，饱和容量与饱和度有机相中金属浓度水相中金属浓度饱和二、萃取体系按有