溶劑和催化劑應(yīng)用技術(shù)

1、第九章 溶劑和催化劑應(yīng)用技術(shù)大多數(shù)反應(yīng)是在大多數(shù)反應(yīng)是在溶液溶液中進(jìn)行的。中進(jìn)行的?；瘜W(xué)家在試圖進(jìn)行某一化學(xué)反應(yīng)時(shí)，總是不僅要考慮正確的化學(xué)家在試圖進(jìn)行某一化學(xué)反應(yīng)時(shí)，總是不僅要考慮正確的 反應(yīng)物配比，合適的反應(yīng)器和適宜的反應(yīng)溫度等條件，而且反應(yīng)物配比，合適的反應(yīng)器和適宜的反應(yīng)溫度等條件，而且 選擇適當(dāng)?shù)娜軇┻x擇適當(dāng)?shù)娜軇┦鞘乖O(shè)想中的反應(yīng)取得成功的最重要的因素是使設(shè)想中的反應(yīng)取得成功的最重要的因素 之一。之一。遠(yuǎn)在古希臘的煉金術(shù)士時(shí)期就對溶液和溶解的本質(zhì)有所推測，遠(yuǎn)在古希臘的煉金術(shù)士時(shí)期就對溶液和溶解的本質(zhì)有所推測，水最早被視為溶劑水最早被視為溶劑。稱為稱為“圣水圣水”，按此意義，按此意義，“

2、水水”一詞用來表示一切液體或一詞用來表示一切液體或者溶解形成的液體。煉金術(shù)士致力于尋求一種普遍使用的溶者溶解形成的液體。煉金術(shù)士致力于尋求一種普遍使用的溶劑，所謂劑，所謂“萬能溶劑萬能溶劑”或或“萬能熔化劑萬能熔化劑”，這已經(jīng)表明溶劑，這已經(jīng)表明溶劑的重要性。的重要性。概概 述述水是最常用的溶劑，大多數(shù)無機(jī)化學(xué)反應(yīng)主要是在水溶液中進(jìn)行的。水是最常用的溶劑，大多數(shù)無機(jī)化學(xué)反應(yīng)主要是在水溶液中進(jìn)行的。然而，這并不意味著水對一切化學(xué)反應(yīng)都是唯一最合適的溶劑。然而，這并不意味著水對一切化學(xué)反應(yīng)都是唯一最合適的溶劑。 在非水溶劑中反應(yīng)，可能會(huì)得到與在水中不同的反應(yīng)結(jié)果。在非水溶劑中反應(yīng)，可能會(huì)得到與在水

3、中不同的反應(yīng)結(jié)果。在非水溶劑中的反應(yīng)產(chǎn)物形態(tài)（如粒徑、形貌）可能與在水中得到的在非水溶劑中的反應(yīng)產(chǎn)物形態(tài)（如粒徑、形貌）可能與在水中得到的產(chǎn)物形態(tài)不同。產(chǎn)物形態(tài)不同。 十五至十八世紀(jì)，化學(xué)師雖熱衷于這一探索，而事實(shí)上并未發(fā)十五至十八世紀(jì)，化學(xué)師雖熱衷于這一探索，而事實(shí)上并未發(fā)現(xiàn)有什么現(xiàn)有什么“萬能溶劑萬能溶劑”，可是他們所進(jìn)行的許多實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)了許多，可是他們所進(jìn)行的許多實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)了許多新的溶劑、新的反應(yīng)和新的化合物。從這些經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生了一條最早的新的溶劑、新的反應(yīng)和新的化合物。從這些經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生了一條最早的化學(xué)規(guī)則，即化學(xué)規(guī)則，即“相似相溶相似相溶”規(guī)則。規(guī)則。溶劑特點(diǎn)：溶劑本身具有不活潑性，即具穩(wěn)定

4、性；溶劑特點(diǎn)：溶劑本身具有不活潑性，即具穩(wěn)定性；溶劑具有溶解性；溶劑具有溶解性；一、溶劑的定義和分類一、溶劑的定義和分類1 1、定義：、定義：廣義來說是指在均勻的混合物中含有的一種過量存廣義來說是指在均勻的混合物中含有的一種過量存在的組分。在的組分。工業(yè)上所說的溶劑工業(yè)上所說的溶劑一般是指能溶解固體化合物（多數(shù)在水中一般是指能溶解固體化合物（多數(shù)在水中不溶）而形成均勻溶液的單一化合物或混合物。不溶）而形成均勻溶液的單一化合物或混合物。2 2、分類、分類按沸點(diǎn)可分為：按沸點(diǎn)可分為：低沸點(diǎn)溶劑（低沸點(diǎn)溶劑（100100) )中沸點(diǎn)溶劑（中沸點(diǎn)溶劑（100100- 150- 150) )高沸點(diǎn)溶劑（

5、高沸點(diǎn)溶劑（150150- 200- 200) )第一節(jié)、溶劑對化學(xué)反應(yīng)的影響第一節(jié)、溶劑對化學(xué)反應(yīng)的影響按介電常數(shù)、偶極矩可分為：按介電常數(shù)、偶極矩可分為：非極性溶劑非極性溶劑極性溶劑極性溶劑中性溶劑中性溶劑（均等兩性溶劑）（接受質(zhì)子和給出質(zhì)子能（均等兩性溶劑）（接受質(zhì)子和給出質(zhì)子能力相同，如力相同，如h2o）堿性溶劑堿性溶劑（親質(zhì)子溶劑）（易接受質(zhì)子，如（親質(zhì)子溶劑）（易接受質(zhì)子，如nh3）酸性溶劑酸性溶劑（給質(zhì)子溶劑）（易給出質(zhì)子（給質(zhì)子溶劑）（易給出質(zhì)子, ,如如h2so4、hf）按溶劑的質(zhì)子傳遞按溶劑的質(zhì)子傳遞情況分情況分、質(zhì)子溶劑質(zhì)子溶劑（又稱兩性溶劑）：含易被取代的（又稱兩性溶劑

6、）：含易被取代的 氫原子氫原子、非質(zhì)子溶劑非質(zhì)子溶劑（無質(zhì)子自遞作用，如（無質(zhì)子自遞作用，如so2、brf3）二、溶劑對均相化學(xué)反應(yīng)的影響二、溶劑對均相化學(xué)反應(yīng)的影響溶劑的改變會(huì)顯著改變均相化學(xué)反應(yīng)的速度和級數(shù)。溶劑的改變會(huì)顯著改變均相化學(xué)反應(yīng)的速度和級數(shù)。溶劑的極性越大，對離子型反應(yīng)越有利，反應(yīng)速度也越大；溶劑的極性越大，對離子型反應(yīng)越有利，反應(yīng)速度也越大；溶解的極性越大，對游離基反應(yīng)越不利，反應(yīng)速度越慢；溶解的極性越大，對游離基反應(yīng)越不利，反應(yīng)速度越慢；有機(jī)反應(yīng)按反應(yīng)機(jī)理：有機(jī)反應(yīng)按反應(yīng)機(jī)理： 離子型反應(yīng)和游離基反應(yīng)離子型反應(yīng)和游離基反應(yīng)三、溶劑對反應(yīng)方向的影響三、溶劑對反應(yīng)方向的影響1

7、1）甲苯與溴進(jìn)行溴化時(shí)，取代反應(yīng)發(fā)生在苯環(huán)上還是甲基）甲苯與溴進(jìn)行溴化時(shí)，取代反應(yīng)發(fā)生在苯環(huán)上還是甲基側(cè)鏈上，可用不同極性的溶劑控制。側(cè)鏈上，可用不同極性的溶劑控制。ch3+ br2ch2brch3brch3br+2 2）苯酚和乙酰氯進(jìn)行傅）苯酚和乙酰氯進(jìn)行傅- -克反應(yīng)，在硝基苯溶劑中，產(chǎn)物克反應(yīng)，在硝基苯溶劑中，產(chǎn)物主要是對位取代物。若在二硫化碳中反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)物主要是鄰主要是對位取代物。若在二硫化碳中反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)物主要是鄰位取代物。位取代物。oh+ch3coclohcoch3cs2alcl3c6h5no2ohcoch33 3）溶劑對產(chǎn)品構(gòu)型的影響。）溶劑對產(chǎn)品構(gòu)型的影響。當(dāng)反應(yīng)在非極性溶劑中進(jìn)

8、行時(shí)，有利于反式異構(gòu)體的生成；當(dāng)反應(yīng)在非極性溶劑中進(jìn)行時(shí)，有利于反式異構(gòu)體的生成；在極性溶劑中進(jìn)行時(shí)，則有利于順式異構(gòu)體的生成。在極性溶劑中進(jìn)行時(shí)，則有利于順式異構(gòu)體的生成。(c6h5)3pchc6h5+ c2h5chodmfc6h5c6h5c=ch hc6h5c6h5c=chh四、重結(jié)晶時(shí)溶劑的選擇四、重結(jié)晶時(shí)溶劑的選擇原理：原理：固體有機(jī)物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關(guān)系。一般固體有機(jī)物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關(guān)系。一般是溫度升高，溶解度增大。若把固體溶解在熱的溶劑中達(dá)到飽是溫度升高，溶解度增大。若把固體溶解在熱的溶劑中達(dá)到飽和，冷卻時(shí)即由于溶解度降低，溶液變成過飽和而析出晶體。和，冷

9、卻時(shí)即由于溶解度降低，溶液變成過飽和而析出晶體。利用溶劑對被提純物質(zhì)及雜質(zhì)的溶解度不同，可以使被提純物利用溶劑對被提純物質(zhì)及雜質(zhì)的溶解度不同，可以使被提純物質(zhì)從過飽和溶液中析出。而讓雜質(zhì)全部或大部分仍留在溶液中質(zhì)從過飽和溶液中析出。而讓雜質(zhì)全部或大部分仍留在溶液中（若在溶劑中的溶解度極小，則配成飽和溶液后被過濾除去），（若在溶劑中的溶解度極小，則配成飽和溶液后被過濾除去），從而達(dá)到提純目的。從而達(dá)到提純目的。 常用的熱過濾裝置常用的熱過濾裝置水循環(huán)式真空泵水循環(huán)式真空泵 一般過程：一般過程：1 1）選擇合適的溶劑，將待重結(jié)晶物質(zhì)在較高的溫度（接近溶）選擇合適的溶劑，將待重結(jié)晶物質(zhì)在較高的溫度（接近溶劑沸點(diǎn)）下溶解在溶劑中；劑沸點(diǎn)）下溶解在溶劑中；2 2）趁熱過濾除去不溶性雜質(zhì)。如溶液中含有色雜質(zhì)，加活性）趁熱過濾除去不溶性雜質(zhì)。如溶液中含有色雜質(zhì)，加活性炭煮沸脫色后一起熱濾；炭煮沸脫色后一起熱濾；3 3）將濾液冷卻，使晶體從過飽和溶液中析出，而可溶性雜質(zhì)）將濾液冷卻，使晶體從過飽和溶液中析出，而可溶性雜質(zhì)仍留在溶液中；仍留在溶液中；4