2.2. Классификация по химическим классам

Все растворители можно разделить на две основные части: вода и органические соединения. В свою очередь, органические соединения делятся на следующие:

– алифатические, алициклические и ароматические углеводороды (например, гексан, циклогексан, бензол, толуол и др.);

– галогенопроизводные алифатических и ароматических углеводородов (1,2-дихлорэтан, хлористый метилен, хлороформ, четыреххлористый углерод, иодбензол, бромбензол, хлорбензол);

– спирты и фенолы (метанол, этанол, 1-пропанол, 2-пропанол, фенол, крезолы);

– оксосоединения (ацетон, метилэтилкетон, циклогексанон, ацетофенон);

– простые эфиры (диэтиловый и диметиловый эфиры триэтиленгликоля, диэтиловый эфир диэтиленгликоля, дифениловый и диизопропиловый эфиры);

– алифатические и ароматические карбоновые кислоты (муравьиная, уксусная, бензойная);

– производные карбоновых кислот (этилацетат, диметилформамид, диметилацетамид, ацетонитрил);

– сульфоксиды (диметилсульфоксид, тетраметиленсульфон).

Можно выделить в отдельный класс растворителей растворы и расплавы неорганических и органических солей. Если раствор соли является, по крайней мере, двухкомпонентной системой (например, водный раствор ацетата натрия), то расплав – это однокомпонентный ионный растворитель, представляющий собой расплавленный электролит. Расплавленные неорганические соли, будучи ионными жидкостями, хорошо растворяют соли и металлы. В последние годы большой интерес ученых и технологов вызывают расплавы органических солей, которые могут быть использованы в качестве растворителей некоторых полимеров, в частности природного происхождения (целлюлозы, фиброина шелка, кератина шерсти). Органические катионы и анионы имеют большой объем, поэтому температура их плавления, как правило, существенно ниже чем у неорганических солей. В табл. 3 приведены сравнительные значения температур плавления Т_пл некоторых хлоридов, включая известные неорганические соли NaCl, KCl и ионные жидкости на основе имидазола с различной длиной боковых радикалов.

Таблица 3. Температуры плавления различных хлоридов

Название соли	Тпл, оС
Хлорид натрия	803
Хлорид калия	772
Хлорид 1,3-диметилимидазолия	125
Хлорид 1-этил-3-метилимидазолия	87
Хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия	65

2.3. Классификация по физико-химическим свойствам

Температурный режим растворения является очень важным фактором для технологического процесса. Растворители с температурой кипения ниже 100 ^оС (при 760 мм. рт. ст.) называют низкокипящими, с температурой кипения выше 150 ^оС – высококипящими. Сравнивая значения температур кипения некоторых растворителей, приведенные в табл. 4, можно к низкокипящим отнести ацетон, многие спирты и хлорсодержащие растворители, к высококипящим –диметилацетамид, диметилсульфоксид, ацетофенон, дифениловый эфир.

Таблица 4. Температуры кипения ряда растворителей

Растворитель	Ткип, оС
Ацетон	56,2
Метанол	65,0
Четыреххлористый углерод	76,7
Этанол	77,3
2-Пропанол	82,4
Вода	100,0
Диметилацетамид	165,5
Диметилсульфоксид	189,0
Ацетофенон	201,8
Дифениловый эфир	259,0

Летучесть растворителя оказывает большое влияние на экологичность рабочей зоны. По степени летучести растворители подразделяют на легколетучие (например, диметиловый эфир), средней летучести (низшие спирты) и труднолетучие (глицерин). Летучесть – это отношение парциального давления вещества к его мольной доле в жидкой фазе при определенной температуре. Для идеальных растворителей летучесть при постоянной температуре не зависит от состава раствора и равна давлению пара чистого растворителя. Летучесть зависит не от температуры кипения, а от теплоты испарения ΔН_исп жидкостей.

Важная физико-химическая характеристика, определяющая скорость процессов растворения, – вязкость. Именно по вязкости (величина, обратная текучести) жидкости отличаются между собой более всего. Вязкость, или внутреннее трение, характеризует свойство жидкостей оказывать сопротивление при их течении под воздействием внешних сил. Для большой группы жидкостей (к ним относятся вода, органические растворители, расплавы солей) вязкость не зависит от напряжения сдвига. Такие жидкости получили название ньютоновских жидкостей. В противоположность им для структурно-вязких систем (растворы полимеров, гели, золи) вязкость зависит от напряжения сдвига. Количественно вязкость определяется величиной касательной силы, которая должна быть приложена к единице площади сдвигаемого слоя, находящегося в объеме жидкости, чтобы обеспечить его перемещение с единичной скоростью относительно другого такого же слоя жидкости, и рассчитывается из предложенного Ньютоном соотношения

τ = -η (dV/dy),

где τ = F/S – тангенциальное касательное напряжение, возникающее при перемещении слоев жидкости; η – динамическая вязкость; dV/dy – скорость деформации сдвига.

Растворители бывают маловязкие (динамическая вязкость при 20 ^оС менее 0,02 Па∙с), средневязкие (0,02–0,1 Па∙с) и высоковязкие (> 0,1 Па∙с).

Из множества физико-химических свойств, какими может быть охарактеризован растворитель, одно из важнейших – это его диэлектрическая проницаемость ε, величина которой показывает, во сколько раз уменьшается сила электростатического взаимодействия частиц в данной среде в сравнении с вакуумом. В таблице 5 приведены значения ε для ряда растворителей.

Считается, что растворитель имеет высокую диэлектрическую проницаемость, если величина ε > 50 (вода, формамид, гидразин), средней считается ε = 12–50 (спирты, ацетон, диметилсульфоксид, ацетонитрил), низкая диэлектрическая проницаемость растворителя при показателе ε < 12 (углеводороды, хлороформ, дихлорэтан, хлорбензол). Электростатический вклад во взаимодействие между частицами усиливается, когда диэлектрическая проницаемость среды ε падает. Диэлектрическая проницаемость относится к числу наиболее важных свойств растворителя и широко используется для его общей характеристики. При увеличении ε растворитель становится, как правило, более полярным. Растворители с низкой диэлектрической проницаемостью – неполярные жидкости.

Таблица 5. Диэлектрическая проницаемость растворителей при 25 ^оС

Растворитель	ε	Растворитель	ε
Гексан	1,88	Этиловый спирт	24,3
Гептан	1,93	Бензонитрил	25,2
Октан	1,94	Диэтиленгликоль	29,4
Циклогексан	2,0	Метиловый спирт	32,6
Четыреххлористый углерод	2,3	Нитробензол	34,8
Бензол	2,3	Ацетонитрил	36,0
Сероуглерод	2,6	N,N-диметилформамид	36,7
Уксусная кислота	6,2	Этиленгликоль	37,7
Анилин	7,0	Глицерин	42,5
Пиридин	12,3	Диметилсульфоксид	46,6
Бензиловый спирт	13,1	Муравьиная кислота	56,1
Амиловый спирт	13,2	Пропиленкарбонат	65,1
Аммиак	16,9	Вода	78,4
Изобутиловый спирт	17,2	Серная кислота	101,0
Бутиловый спирт	17,7	Формамид	109,5
Изопропиловый спирт	18,3	N-метилформамид	182,4
Пропиловый спирт	20,1	Ацетон	20,7

Из других физико-химических характеристик растворителей учитываются плотность, электропроводимость.