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                什么是極性溶劑?哪些又是非極性溶劑?

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                行業新聞
                作者:
                來源:
                2021/01/29 10:48
                瀏覽量:

                在研究物質的溶解情況時,我們常使用“相似相溶”這一條經驗規律,該規律可簡單闡釋為“極性溶質易溶于極性溶劑, 非極性溶質易溶于非極性溶劑”。

                 

                近期有幾位顧客都有向我司業務員咨詢關于溶劑是極性還是非極性這個問題,那什么是極性溶劑,非極性溶劑又指什么呢?本期我們就針對上述疑問一起來尋找答案吧。

                 

                什么是極性溶劑和非極性溶劑?

                極性溶劑:是指含有羥基(-OH)或羰基(-C=O)等極性基團的溶劑,即溶劑分子為極性分子的溶劑,由于其分子內正負電荷重心不重合而導致分子產生極性。用于表征分子極性大小的物理量為偶極矩或介電常數,介電常數大表示其極性大。常用的極性溶劑有水、甲酰胺、乙醇、甘油、丙二醇等。

                非極性溶劑:是由非極性分子溶液組成的溶劑,非極性分子多由共價鍵構成,無電子或電子活性很小,也指偶極矩小的溶劑,是指介電常數低的一類溶劑,又稱惰性溶劑(inert solvent)。這類溶劑既不進行質子自遞反應,也不與溶質發生溶劑化作用。常用的非極性溶劑有苯、液狀石蠟、氯仿、乙醚、四鹵化碳、汽油等。

                PS:化學共價鍵分為極性鍵與非極性鍵。非極性鍵就是共用電子對沒有偏移,出現在單質中,比如O2;極性鍵就是共用電子對發生偏移,比如HCl。而當偏移的非常厲害之后,看上去一邊完全失電子另一邊得到了電子,就會變成離子鍵,如NaCl ?;衔锏臉O性決定于分子中所含的官能團及分子結構。

                 

                官能團極性大小比較:

                烷烴( —CH3,—CH2—)<烯烴( —CH=CH —)<醚類( —O—CH3,—O—CH2—)<硝基化合物(—NO2) <二甲胺( CH3—N—CH3)<脂類( —COOR )<酮類( —CO—)<醛類(—CHO)<硫醇(—SH)<胺類(—NH2)<酰胺(—NHCO—CH3)<醇類(—OH)<酚類(< Ar—OH)<羧酸類( —COOH )

                 

                分子的極性會影響什么?

                由于C和H之間的兩者之間的相互作用力非常小,以至于烷烴中碳不顯著帶有負電荷,而氫也不顯著帶有正電荷,和羥基、羰基中的顯著極性有本質區別,所以有機化學中常常把碳氫鍵看成非極性鍵,這是從物質性質角度出發的,和無機化學中非極性鍵的定義有一定區別。

                分子的極性主要影響分子間的作用力,進而對溶解、熔化、氣化、升華以及對應的反向過程產生決定性影響。相似相容本質上就是溶質和溶劑極性越相似分子間引力相對越強,越有利于溶質在溶劑中的分散,分散到分子層次就是溶解。分子的(整體)極性通常不影響分子的化學性質.但化學鍵的極性將顯著影響分子的化學性質,例如酸堿性物質在水中的電離。

                 

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                為什么極性大的溶劑有利于取代反應,極性小的溶劑有利于消除反應?

                極性的大小可用偶極距的大小來恒定,一般分子不對稱,且兩原子的電負性相差越大極性越大!換句話說,極性強就說明溶液中的帶電離子濃度非常大,根據反應的平衡原理,濃度強,反應就越強,取代反應也不例外。

                很多反應在溶液中,極性溶劑有可能會影響反應速率,甚至改變反應的機理等!就如SN1取代反應在極性大的溶劑中有利,而SN2不利!

                 

                怎么判斷溶劑的極性?

                對于溶劑的極性判斷,業界還沒有一個公認的標準,比較可靠的是根據溶劑介電常數做一個初步的判斷。

                 

                極性溶劑,一般具有不對稱的分子結構,電子云偏移程度大,集中到某一官能團附近,所以表現出極性。例如,甲醇、乙醇、DMF、四氫呋喃、DMSO等

                 

                非極性溶劑,分子結構對稱,電子云分布均勻。例如,石油醚、正己烷、甲苯、苯等。

                 

                為什么烷烴中碳氫鍵為非極性鍵?

                由于C和H之間的兩者之間的相互作用力非常小,以至于烷烴中碳不顯著帶有負電荷,而氫也不顯著帶有正電荷,和羥基、羰基中的顯著極性有本質區別,所以有機化學中常常把碳氫鍵看成非極性鍵,這是從物質性質角度出發的,和無機化學中非極性鍵的定義有一定區別。

                 

                常見溶劑極性大小比較

                強極性溶劑:甲醇〉乙醇〉異丙醇

                中等極性溶劑:乙氰〉乙酸乙酯〉氯仿〉二氯甲烷〉乙醚〉甲苯

                非極性溶劑:環己烷,石油醚,己烷,戊烷

                單一溶劑的極性大小順序:石油醚(?。?nbsp;→環己烷→四氯化碳→三氯乙烯→苯→甲苯→二氯甲烷→氯仿→乙醚→乙酸乙酯→乙酸甲酯→丙酮→正丙醇→甲醇→吡啶→乙酸(大)

                 

                混合溶劑的極性順序

                苯∶ 氯仿(1+1)→ 環己烷∶乙酸乙酯(8+2 )→氯仿∶丙酮(95+5 )→苯∶丙酮(9+1 )→苯∶乙酸乙酯( 8+2)→氯仿∶乙醚( 9+1)→苯∶甲醇( 95+5) →苯∶乙醚( 6+4)→環己烷∶乙酸乙酯( 1+1 )→氯仿∶乙醚( 8+2)→氯仿∶甲醇( 99+1)→苯∶甲醇( 9+1)→氯仿∶丙酮( 85+15 )→苯∶乙醚( 4+6)→苯∶乙酸乙酯( 1+1)→氯仿∶甲醇( 95+5 )→氯仿∶丙酮( 7+3)→苯∶乙酸乙酯( 3+7)→苯∶乙醚( 1+9)→乙醚∶甲醇( 99+1 )→乙酸乙酯∶甲醇( 99+1 )→苯∶丙酮( 1+1 )→氯仿∶甲醇( 9+1)

                PS:苯∶甲醇( 95+5 )的意思是95體積的苯混合5體積的甲醇配成混合溶劑。

                 

                常用混合溶劑:

                乙酸乙酯/ 己烷:常用濃度0~30%。但有時較難在旋轉蒸發儀上完全除去溶劑。

                乙醚/ 戊烷體系:濃度為0~40%的比較常用。在旋轉蒸發器上非常容易除去。

                乙醇/ 己烷或戊烷:對強極性化合物5~30%比較合適。

                二氯甲烷/ 己烷或戊烷:5~30%,當其他混合溶劑失敗時可以考慮使用。

                 

                常用流動相極性:

                石油醚<汽油<庚烷< 己烷<二硫化碳<二甲苯<甲苯<氯丙烷<苯<溴乙烷<溴化苯<二氯乙烷(DCM) <三氯甲烷<異丙醚<硝基甲烷<乙酸丁酯<乙醚< 乙酸乙酯<正戊烷<正丁醇<苯酚<甲乙醇<叔丁醇<四氫呋喃<二氧六環<丙酮< 乙醇<乙腈<甲醇<氮氮二甲基甲酰胺(DMF) <水

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