Дополнительно к теории по теме «Экстракция»

• Экстракцией ( или извлечением) называется процесс разделения смеси веществ, основанный на различной способности компонентов смеси распределяться между двумя несмешивающимися фазами: «жидкость – жидкость», «твёрдое вещество – жидкость». Экстракция заключается в переводе вещества из одной фазы (жидкой или твёрдой) в другую жидкую фазу, называемую экстрагентом. К экстрагентам предъявляются следую-щие требования:

– растворимость экстрагируемого вещества в выбранном экстрагенте должна быть высокой,

– экстрагент и экстрагируемая жидкость (в случае экстракции в системе «жидкость-жидкость») должны различаться по плотности.

Экстракция в системе «жидкость – жидкость».

Экстракция соединений из растворов (большей частью из водных) является очень важной и одной из обязательных операций в органической химии. При экстрагировании веществ из раствора распределение вещества между двумя жидкими фазами, определяется законом распределения Нернста:

С_А / С_В = К,

где С_А – концентрация вещества в фазе А, С_В – концентрация вещества в фазе В.

В состоянии равновесия отношение концентраций С_А и С_В вещества, которое растворено в двух несмешивающихся фазах А (экстрагент) и В (экстрагируемая жидкость), при определённой температуре является постоянной величиной К (коэффициент распределения). В приведённой форме закон Нернста применим только для небольших концентраций (идеальные условия) и в тех случаях, когда растворённое соединение имеет в обеих фазах одинаковую степень ассоциации.

Экстракция легко осуществима, если коэффициент распределения К значительно больше единицы, т.е. растворимость данного соединения в экстрагенте гораздо выше, чем в фазе исходного растворителя.

Целью экстракции является более полное выделение вещества из фазы, в которой оно содержится. Как лучше добиться этой цели: провести экстракцию однократно, пользуясь значительным объёмом экстрагента, или то же количество экстрагента разделить на несколько частей и провести несколько последовательных экстракций? Чтобы ответить на этот вопрос рассмотрим следующий пример. Мало растворимое в воде вещество растворяется в экстрагенте А в 100 раз лучше, чем в воде В. Следовательно, соотношение концентраций вещества в экстрагенте и в воде будет составлять 100: 1, т.е. коэффициент распределения К = 100:

С_А / С_В = 100 / 1 = К,

где С_А – концентрация вещества в фазе А, С_В – концентрация вещества в фазе В.

Принимая исходную концентрацию вещества в воде за единицу, получим после однократной экстракции равным объёмом экстрагента остаточную концентрацию вещества в воде, равную 1/100. Если после разделения обеих фаз повторить экстракцию ещё дважды, используя каждый раз объём экстрагента, равный объёму водной фазы, то остаточная концентрация вещества в воде составит (1/100)³. Если же провести однократную экстракцию тройным объёмом экстрагента, то остаточная концентрация ве-щества в воде будет составлять

1/100 · 1/3 = 1/300

Таким образом, растворённое вещество извлекается гораздо полнее, если экстракцию проводить многократно небольшими объёмами экстрагента. При однократной же экстракции можно извлечь максимально лишь такое количество вещества, которое определяется коэффициентом распределения и объёмом использованного экстрагента.

Поиск по сайту: