乙腈与水在任何条件下都互溶吗？

王中泰

      乙腈与水在任何条件下都互溶吗？

      

乙腈是一种常见的有机溶剂。在反相液相色谱分析中， 乙腈－水与甲醇－水作用相似， 常作为流动相来使用。显然， 乙腈与甲醇类似是一种极性溶剂。一般认为乙腈可在任意条件下与水混溶。

      

很多所谓的定论， 随着科学研究的深入，人们的认识也会日臻完善。本文总结了这一开放环境下批判性学习的结果， 列举了能导致乙腈－水均相溶液发生相分离的实验条件， 及其相关的４ 种萃取方法乙腈盐析萃取法、乙腈糖析萃取法、乙腈低温萃取法和溶剂诱导相变萃取法等。文献中分散零散的乙腈基萃取法整理归纳并分享给大家， 完善乙腈性质的知识体系， 以期把这些特性运用到大家的实际工作中去。

      

1、乙腈与水不互溶的几种情况

1.1 盐与乙腈－水体系

在乙腈和水构成的均匀透明溶液中， 加入适量的无机盐或有机盐， 就会看到乙腈与水之间的相分离现象。由于乙腈的密度比水的密度小， 因此上相为富乙腈相（ 含少量水），下相为贫乙腈相（ 主要为水） 。这种由盐诱导的乙腈相分离现象被称为乙腈的盐析现象。盐的加入产生强烈的水化作用， 盐束缚了更多的水分子，使本来能与乙腈相互作用的自由水分子数目显著下降， 从而产生相分离现象。

      

通过这样的办法可以将本来溶解在水相中的物质在相分离过程中而被萃取到富乙腈相中， 这样的萃取方法被称作乙腈盐析萃取法。作为相分离引发剂的盐主要有：氯化钠、氯化钙、硫酸锌、硫酸铵、硫酸镁、高氯酸四丁基铵等， 盐的种类会影响萃取回收率。需要指出的是， 能够在盐的诱导下在原本与水互溶的溶液中产生相分离的有机溶剂， 不单单局限于乙腈，像乙醇、异丙醇、丙酮 等也都有这样的性质。不过由于乙腈作为样品的基质可与后面的反相液相色谱分析的乙腈基流动相能很好匹配， 所以乙腈盐析萃取法特别受到人们的青睐。

      

1.2 糖与乙腈－水体系

2008年美国伊利诺伊大学的Wang 报道了一种由糖所引发的乙腈－水间的相分离现象。当向乙腈－水溶液中添加超过一定阈值的单糖（ 葡萄糖、木糖、阿拉伯糖或果糖） 或二糖（ 蔗糖或麦芽糖）后，就会看到明显的相分离现象。多糖不具备这样的引发相分离的性质。其他常用与水混溶的有机溶剂（ 例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮） 均不具备这样的被糖引发而与水间存在相分离的性质。相分离后的上相为富乙腈相， 下相为贫乙腈相。基于此现象的萃取方法被称为乙腈糖析萃取法。

      

1.3 低温与乙腈－水体系

1999 年Yoshida和他的同事报道了一种低温引发的乙腈与水相分离的现象。当乙腈与水形成的溶液（ 体积比：１：１） 放置在-20 °Ｃ 的环境中达２ ０ min， 就会观察到乙腈与水的相分离。基于这种现象而产生的萃取方法被称为乙腈低温萃取法。一般控制发生相分离的温度为-40°Ｃ到-40°Ｃ， 因为乙腈的熔点为-45°Ｃ ， 在实验温度范围内富乙腈相为液相， 而富水相多为固相。实验证实，大部分常见的在室温下与水混溶的有机溶剂都不具备在低温条件下与水发生相分离的能力。与其他２ 种乙腈基萃取方法相比， 乙腈低温萃取法不需要引入第三方相引发试剂， 所以体系相对简单，不会对后续的分离分析工作造成污染。另外低温萃取也避免了较高温度所造成的温度敏感性分子的化学变化， 使分析结果更可靠。

      

1.4 疏水溶剂与乙腈－水体

在均相的乙腈－水体系中添加一种疏水且与乙腈互溶的有机溶剂（ 如氯仿、二氯甲烷、甲苯） 能诱导乙腈－水体系相分离， 基于此的萃取方法被称为溶剂诱导相变萃取。

二、结论

“乙腈与水在任何条件下都互溶吗？” 这个问题似乎很简单，在现有教科书中早就给出了定论。但如今信息技术的迅猛发展，我们可以更方便地查阅文献资料， 与时俱进地更新知识内容。

参考文献：化学教育（ 2017年第38卷第20期）