ВЫСУШИВАНИЕ. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

Содержание воды в веществах во многих случаях оказывается нежелательным, так как она может задерживать течение некоторых реакций или же вызывать ряд побочных реакций,, мешающих основной.

Определяя содержание воды в веществе, можно получить ценные данные для его характеристики (например, судить о степени чистоты вещества, если оно дает с водой характерное кристаллизационное соединение). Поэтому в лабораториях часто приходится иметь дело с операциями, назначением которых является удаление воды из того или иного вещества.

Процесс удаления остатков воды — обезвоживание, а также остатков органических растворителей, называют высушиванием (в широком смысле слова).

По состоянию вещества следует различать высушивание: а) газов, б) жидкостей (главным образом органических) и в) твердых тел.

В одних случаях вода образует с веществом механическую смесь, и значительную часть ее можно удалить механическим путем, например отжимом. В других случаях она образует с веществом химическое соединение, входя в него во вполне определенном количестве; примером может служить кристаллизационная вода. Такая вода иногда бывает связана с веществом очень непрочно, и удаление ее не вызывает особых трудностей; иногда же удаление ее весьма сложно.

Высушивание путем адсорбционного поглощения воды применяется главным образом при работе с газами и парами. Ряд веществ с сильно развитой поверхностью адсорбируют пары воды и почти не адсорбируют высушиваемые вещества. Пропуская газ через такой адсорбент, удается задержать пары воды. При этом следует помнить, что адсорбент способен поглощать не бесконечное количество паров воды, т. е. он имеет свой предел насыщения водяными парами. Отработанный адсорбент необходимо сменить.

Высушивание с помощью молекулярных сит. В качестве молекулярных сит применяют так называемые цеолиты, которые имеют особую структуру, позволяющую им служить молекулярным ситом, т. е. задерживать одни вещества и пропускать другие. Цеолиты являются универсальными адсорбентами —поглотителями, пригодными для высушивания как газов, так и жидкостей. Цеолиты по химическому составу близки к полевым шпатам, их изготовляют главным образом искусственно. Различают несколько марок цеолитов —NaA, CaA и др. В каждом отдельном случае нужно предварительно знать, какой цеолит можно использовать, чтобы получить максимальный эффект.

Высушивание путем химического связывания воды применяется при высушивании газов, паров и жидкостей: Сущность этих способов заключается в том, что вода, присутствующая в качестве примеси в газах, парах или жидкостях, реагирует с третьим веществом (например, металлическим натрием и кальцием, карбидом кальция и др.), индифферентным в химическом отношении к высушиваемому веществу.

Недостатком этого метода является возможность загрязнения высушиваемого вещества продуктами реакции между водой и высушивающим веществом. Поэтому очень часто высушенное вещество приходится очищать от, образующихся продуктов реакции. Несмотря на это, высушивание путем химического связывания воды может считаться одним из лучших способов.

Высушивание путем поглощения паров воды гигроскопическими веществами. Этот метод основан на способности некоторых веществ жадно поглощать воду или ее пары, образуя с ней кристаллизационные соединения или в общем случае гидраты.

К таким веществам относятся серная кислота и некоторые соли (например, СаСl2).

Над любым веществом, содержащим воду (даже кристаллизационную), всегда существует определенное давление паров воды, в значительной мере зависящее от температуры окружающей среды и от свойств самого вещества.

Если над гигроскопическим веществом в закрытом сосуде поместить высушиваемое вещество, первое начнет постепенно поглощать воду из второго. Это — один из самых медленных и осторожных способов высушивания при низкой температуре.

Таким путем высушивают жидкости, газы и твердые тела. Гигроскопические соли вводят непосредственно в высушиваемую жидкость. Однако некоторые соли реагируют с органическими жидкостями; например, спирты образуют 'с хлористым кальцием двойные соединения. Поэтому для высушивания можно брать только то гигроскопическое вещество, которое не взаимодействует с высушиваемым веществом. После окончания высушивания жидкость отфильтровывают и перегоняют.

К этой же группе способов относится высушивание твердых веществ путем обработки их некоторыми органическими веществами, как, например, этиловым спиртом или ацетоном. В этом случае непременным условием является полная нерастворимость высушиваемого вещества в указанных жидкостях.

Высушивание путем испарения воды при низких температурах применяется при высушивании негигроскопических веществ, не выдерживающих нагревания до 50— 6O0C Высушивание проводится или непосредственно на воздухе, или под вакуумом, причем оно может сопровождаться слабым нагреванием.

Негигроскопические вещества можно сушить на воздухе, однако сушка идет очень медленно, и при этом необходимо предохранить высушиваемое вещество от загрязнения; для этого бывает достаточно закрыть его листом чистой фильтровальной бумаги. Непременным условием является распределение вещества тонким слоем; высушиваемое вещество через определенные промежутки времени следует перемешивать. Чем тоньше слой, тем быстрее происходит высушивание. Можно ускорить высушивание при низкой температуре и нормальном давлении, если над слоем высушиваемого вещества создать движение воздуха. Для этого существуют специальные сушильные аппараты; в крайнем случае можно воспользоваться, небольшим настольным вентилятором.

Высушивание путем испарения воды при нагревании.

Наиболее часто используют способы, которые основаны на нагревании высушиваемого вещества до более или менее высокой температуры (обычно 105—110° С, но иногда и выше).

Медленнее всего проходит окончательное высушивание, и удаление остатков воды часто требует очень продолжительного времени.

Высушивание вымораживанием основано на том, что при охлаждении жидкостей или газов, содержащих воду, последняя образует кристаллы льда, которые могут быть отфильтрованы или отделены каким-нибудь другим приемом, например сливанием. Иногда вымораживание проводят под вакуумом. В результате этого температура кипения воды понижается; пары воды отсасываются или поглощаются.

При всех способах высушивания высушенное вещество следует предохранять от увлажнения (соприкосновение с наружным воздухом, всегда содержащим некоторое количество влаги).

К оглавлению

 

см. также

  1. Общие понятия
  2. Высушивание газов
  3. Высушивание органических жидкостей
  4. Высушивание твердых веществ
  5. Освобождение от остатков органических растворителей