溶剂
极性,可溶性与可溶混性
溶剂和溶质大致上可分为 极性 (亲水的)和 非极性 (疏水的)。极性可以透过量度物质的介电常数或电偶极矩得知。溶剂的极性决定了它所能溶解的物质以及可以相互混合的其他溶剂或液态物质。根据这个基本原则,极性物质在极性溶剂溶解的最好;非极性物质在非极性的溶剂中溶解的最好:即“相似相溶原理”。像是无机盐类(如食盐)或是糖类(如蔗糖)等极性强的物质,仅溶解于极性强的溶剂中,例如水。而像是油或者是腊等强非极性物质仅溶解于十分非极性的有机溶剂中,像是己烷。相同地,水与己烷(或是醋与沙拉油)是无法相互混合溶解,尽管经过充分的搅拌后仍然会迅速地分成两层。
质子性与非质子性溶剂
极性溶剂可再细分为极性质子性溶剂与极性非质子性溶剂。水(H-O-H)、乙醇(CH 3 -CH 2 -OH)及醋酸(CH 3 -C(=O)OH)是几种具有代表性的极性质子性溶剂。丙酮(CH 3 -C(=O)-CH 3 )则为一种极性非质子性溶剂。在化学反应中,使用极性质子性溶剂对于S N 1反应机制比较有利,而极性非质子性溶剂则对S N 2反应机构较有利。
沸点
另一个溶剂重要的性质就是沸点,沸点关系到了蒸发的速度。少量的低沸点溶剂,像是乙醚,二氯甲烷或丙酮,在室温之下几秒钟之内就会蒸发掉了。然而高沸点溶剂,像是水或二甲基亚砜,则需要较高的温度、气体的吹拂或真空(或低压)的环境下,才能快速挥发。
密度
多数有机溶剂的密度比水小,因此它们比水更轻,在分层时处于水的上面。但一些含卤素元素的有机溶剂(如二氯甲烷(CH 2 Cl 2 )、氯仿(CHCl 3 ))通常比水更沉,会沉到水底。这在使用分液漏斗进行水和溶剂的分液时要特别注意。
相互作用
溶剂会和溶质造成许多微弱的分子间作用力而使其溶解。最常见的此种交互作用有相对较弱的范德瓦耳斯力(诱导偶极作用力)、较强的偶极-偶极作用力与更强的氢键(氧-氢或氮-氢键的氢与氧或氮原子的交互作用)。
安全性
大部分有机溶剂可燃或极易燃烧,视其挥发性而定。一些含氯溶剂如二氯甲烷及氯仿则为例外。有机溶剂的蒸汽和空气的混合物会爆炸。溶剂蒸汽比空气重,因此会沈到底部并扩散很长的距离而几乎不被稀释。溶剂蒸汽也会在接近空的桶或罐子等容器中形成。
醚类如乙醚与四氢呋喃(THF)在接触氧气及光线时,会形成高爆炸性的过氧化物。这些过氧化物因为沸点高,会在蒸馏时浓缩。醚类必须在稳定剂如BHT或氢氧化钠的存在下储存在封闭容器内,并置于阴暗处。
许多溶剂假如吸入过多,会造成突然失去意识。一些溶剂如乙醚和氯仿,曾长期在医药上用作麻醉剂和麻醉药品。乙醇则是被广为使用及滥用的精神药物。乙醚、氯仿以及许多其他溶剂(例如汽油或强力胶中的)以吸食挥发性物质的方式被用作娱乐用途,然而通常这种吸食行为对健康具有慢性的影响,如神经毒性或癌症。
一些溶剂如氯仿和苯(汽油的成分之一)是致癌物。许多其他溶剂可对内脏如肝、肾或脑造成伤害。甲醇会造成眼睛的伤害,包括永久性失明。
一般注意事项
避免在通风不良或没有通风柜的地方产生溶剂蒸汽。
将储存溶剂的容器盖紧。
绝不在接近可燃溶剂处使用火焰,应使用电热来代替。
绝不将可燃溶剂冲入下水道,以免造成爆炸或火灾。
避免吸入溶剂蒸汽。
避免以皮肤接触溶剂--许多溶剂容易经由皮肤吸收。
常用溶剂性质表
溶剂由其极性的大小被归类为非极性、极性非质子溶剂与极性质子溶剂。而其极性是经由介电常数所得到来。下表中密度大于水的非极性溶剂利用粗体表示。
参见
溶液
浓度
LogP分配系数
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