Теория
Главной характеристикой любого экстракционного процесса, является коэффициент распределения (D). Коэффициент распределения определяется отношением концентрации экстрагирующегося вещества в органической фазе к концентрации вещества в водной фазе после того, как наступило равновесие, т.е.
Для того чтобы понять, какая часть вещества перешла в органическую фазу, следует пользоваться другой характеристикой - коэффициентом извлечения (a ), который является той долей вещества, что перешла в органическую фазу. Существует связь между коэффициентом распределения и коэффициентом извлечения:
a = 1 / (1+Vводн
/(D Vорг
)), |
(2) |
где
Vводн
- объем водной фазы;
Vорг
- объем органической фазы.
Из формулы видно, что чем больше объем органической фазы, тем больше коэффициент извлечения, т.е. тем больше вещества переходит в органическую фазу. Коэффициент извлечения является важным аналитическим параметром, так как всегда важно знать при разработке аналитической методики полноту извлечения определяемого вещества.
В экстракции существует золотое правило, которое гласит: если нельзя полно извлечь вещество за одну операцию, то это можно сделать гораздо эффективнее несколькими последовательными процедурами с меньшими суммарными затратами экстрагента. Поясним сказанное на примере!
Допустим, что мы используем экстракционную систему со следующими параметрами: D=4,Vводн=1мл, Vорг=1мл. Несложно рассчитать коэффициент извлечения. Он будет равен 0,8. Показатель извлечения очевидно мал. Для того чтобы хотя бы 99% вещества перешло в органическую фазу надо взять не 1 мл органики, а 25 мл. Подобного результата можно достичь, если провести 3-хкратную экстракцию, используя каждый раз свежую порцию экстрагента объемом 1 мл. Коэффициент суммарного извлечения (a общ) такой процедуры можно рассчитать по формуле:
a общ
= a (1+ (1-a )+(1-a )2
+...+(1-a )n-1
), |
(3) |
где n - число экстракционных процедур.
Для нашего случая a общ
= 0,992, так как a общ
= 0,8(1+(1-0,8)+(1-0,8)2
).
Таким образом, вместо 25 мл мы использовали 3мл.
Следует обратить внимание на то, что употребление меньших объемов экстрагента предпочтительнее, так как концентрация анализируемого вещества в экстрагенте получается выше. Это важно для последующих аналитических операций!
Говоря о коэффициенте распределения (D), как о константе, характеризующей свойства экстракционной системы, необходимо сделать важную оговорку. Дело в том, что коэффициент распределения постоянен только в том случае, если концентрация экстрагента существенно превосходит концентрацию экстрагируемого вещества, потому что коэффициент распределения является частным случаем общеизвестной термодинамической константы равновесия. Рассмотрим общий случай, когда исследуемое вещество A образует соединение с несколькими молекулам экстрагента (S) в органической фазе:
Константа равновесия соединения будет иметь следующий вид:
Если пользоваться понятием коэффициента распределения, то
K = [S]m
/D , так как D=[ASm
]/[A]. |
(6) |
Из этих формул видно, что коэффициент распределения (D) будет постоянен только в том случае, если расход экстрагента на образование соединения [ASm
] будет исчезающе мал.
На основании данных о коэффициенте распределения можно получить сведения о координации экстрагирующегося вещества с молекулами экстрагента. Для этого определяют коэффициенты распределения при различных концентрациях экстрагента. Тогда график экспериментальных результатов в координатах lgD от lg[S] будет прямой, наклон которой равен числу молекул экстрагента на одну молекулы экстрагируемого вещества. Это следует из формулы (6), так как
lgD = m lg[S] + lg(1/K). |
(7) |
Техника эксперимента
Максимум, что нужно для организации экстракционного эксперимента - это пробирки с притертыми стеклянными пробками и специальные пипетки с длинными концами для отбора органической (или водной) фазы после экстракции (см. рис 1).
Рис. 1.
Некоторые экспериментаторы используют вместо пробирок и пипеток делительные воронки, но я не рекомендую следовать их примеру. Во-первых, нелегко найти делительные воронки небольших объемов. Во-вторых, если кран делительной воронки заклинит, то открыть его, ничего не пролив, гораздо труднее, нежели вынуть заклинившую пробку из пробирки.
Процедура экстракционного извлечения выглядит незатейливо. В пробирку наливают отмеренную анализируемую пробу и раствор экстрагента в органическом растворителе. Пробирку закрывают пробкой и начинают перемешивать содержимое осторожным встряхиванием. Время от времени пробирку на время открывают. Это делают для того, чтобы газы органического растворителя, образующиеся при встряхивании, не выбили пробку из пробирки.
Слишком интенсивно перемешивать не стоит, так как это приведет к образованию устойчивой эмульсии, которая будет разрушаться несколько дней. Если эмульсия все-таки образовалась, то смесь можно центрифугировать для лучшего расслаивания фаз.
После перемешивания пробирку оставляют на несколько минут в покое до полного разделения фаз. Перед тем, как приступить к отбору нужной для последующего анализа фазы, надо выяснить, какая из 2-х фаз является органической - нижняя или верхняя. На этот случай есть простое правило: поверхность раздела фаз всегда выгнута в сторону водной фазы. Однако нет правила без исключения. Если в водной фазе присутствуют сильные поверхностно-активные вещества, то поверхность раздела может быть выгнута в сторону органической фазы.
После того, как положение нужной фазы определено, отбирают пробу на анализ. Однако отобранная проба может быть мутной или содержать капли инородной фазы. Для устранения этих нежелательных явлений пробу фильтруют через бумажный фильтр.
Другие работы по теме:
Экстракция
Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Методы экстракции в исследовании равновесий
Экстракция. Процесс экстракции характеризуют следующими основными величинами. Влияние условий экстракции на ее результат. Распределение лиганда. Распределение комплексов металлов. Синергизм. Конкурирующие реакции.
Физика в Эстонии
Первые шаги в развитии физической науки в Эстонии были связаны с возникновением в 1932 году Тартуского университета, который назывался тогда Академией Густавиана (1632-1656) Это был период, когда преподносились идеи аристотелевской физики, очень далёкой от самой природы.
Потребность в любви у грудного ребенка
Быть может, вам думается, что мы слишком усложняем внутренний мир грудного ребенка. Ничуть! Он действительно весьма сложен. Во всяком случае, гораздо глубже и тоньше, чем до недавнего времени принято было думать.
Разработка экстракционной установки для растительного сырья
Стадии процесса экстрагирования. Обзор типовых экстракторов, их преимущества и недостатки. Описание разрабатываемой экстракционной установки для обработки пряно-ароматического, витаминного и лекарственного растительного сырья жидкой двуокисью углерода.
Клиническая биохимия
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО Принято на заседании Ученого совета Естественно-географического факультета протокол № ___от «___» _________2006 г.
Затрудненное прорезывание зубов мудрости на нижней челюсти
Определение степени сложности удаления третьих моляров в различных клинических случаях. Медиальный наклон ретинированных третьих моляров. Экстракция надлежащего щечного участка кости и секционирования зуба. Альвеолопластика острых выступов кости.
ДНК-идентификация
ДНК-идентификация, или типирование ДНК, установление генетической индивидуальности любого организма на основе анализа особенностей его дезоксирибонуклеинововой кислоты (ДНК).
Роль книги в жизни человека
Книга сопровождает человека в течение всей жизни: первые книги — альбомы сказок, разукрашки, первые детские стихотворения. Мы полюбили их, а через них начали обращаться к другим книгам. Книги — наши верные советчики, они учат нас мыслить, открывают нам неизвестно. А потому роль книги в жизни человека очень большая: своей грамотности, образованности мы обязаны книге.
Я вам расскажу о времени и о себе
Владимир Маяковский... Еще в раннем детстве он входит в наше читательское сознание. Первые свои самостоятельные шаги мы делаем, сверяясь по вечному: "Что такое хорошо и что такое плохо?"
На заре
Автор: Бальмонт К. Константин Бальмонт На заре Ты, солнце святое, гори... Пушкин Мои первые шаги, вы были шагами по садовым дорожкам, среди бесчисленных цветущих трав, кустов и деревьев. Мои первые шаги первыми весенними песнями птиц были окружены, первыми перебегами теплого ветра по белому царству цветущих яблонь и вишень, первыми волшебными зарницами постигания, что зори подобны неведомому Морю и высокое солнце владеет всем.
История русского кинематографа
Text Text В 1908 году московским градоначальником впервые был издан запрет на показ в кинотеатрах фильмов «парижского жанра» (то есть фривольных или порнографических по содержанию). В 1908 году московским градоначальником впервые был издан запрет на показ в кинотеатрах фильмов «парижского жанра» (то есть фривольных или порнографических по содержанию). 27 ноября 1908 года при канцелярии московского градоначальника была учреждена должность цензора кинематографических лент.
Техника бега по прямой на короткие дистанции
Техника бега по прямой на короткие дистанции Бег на короткие дистанции по сравнению с бегом на длинные дистанции проходит в более высоком темпе, с большой скоростью. Особенностью техники бега на короткие дистанции является низкая посадка (сильно согнуты ноги, приподняты плечи) и активные движения рук.
Морис Метерлинк. Слепые
Старый северный лес под высоким звездным небом. Прислонясь к стволу старого дуплистого дуба, дряхлый священник застыл в мертвой неподвижности. Синие губы его полураскрыты, остановившиеся глаза уже не смотрят по эту, видимую сторону вечности.
Бебель, Август
Введение 1 Биография 1.1 Детство и юношество 1.2 Первые шаги в политике 1.3 После Исключительного закона против социалистов Бисмарка Список литературы
Бабур-наме
Иллюстрация из «Бабу́р-наме́» (перс. بابر نامہ; «Книга Бабура» или «Записки Бабура») — воспоминания Захир ад-дина Мухаммеда Бабура (1483—1530), основателя Империи Великих Моголов, прямого потомка Великого Эмира Тимура. Написаны на чагатайском языке, в то время именовавшемся «тюрки́»; при этом встречаются отдельные фразы и стихотворные вставки на фарси.
Донецкий областной комитет КП Украины
Введение 1 Первые секретари Донецкого обкома КП(б)У (1932-1938) 2 Первые секретари Сталинского обкома КП(б)У-КПУ (1938-1961) 3 Первые секретари Донецкого обкома КПУ (1961-1991)
Демократическая Конфедеративная Республика Корё
Демократическая Конфедеративная Республика Корё Демократическая Конфедеративная Республика Корё (кор. 고려민주련방공화국) — проект организации конфедеративного корейского государства, предложенный в конце 80-х годов президентом КНДР Ким Ир Сеном.
Социалистическая Республика Румыния
План Введение 1 Приход к власти коммунистических сил 2 Развитие и политика Румынии в эпоху Георгиу-Дежа 2.1 Экономика и первые шаги 2.2 Внутренняя и внешняя политика
Природа не терпит пренебрежения к себе и не прощает ошибок
"." Ребенок приходит в этот мир беззащитным и доверчивым. Он делает первые шаги по траве и верит, что земля прекрасна, что люди добры, а жизнь – это счастье. Ребенок еще не знает, что трава под его ногами давно стала ядовитой, земля испускает радиоактивные лучи, а в небе – озоновые дыры. Мы видим, чувствуем, что пришла беда.
Получение и исследование натуральных антоциановых красителей
Источником для получения натуральных красителей служат обычно различные части растений, содержащие пигменты, окраска которых обусловлена присутствием антоцианов, каротиноидов, хлорофиллов и т. п. Итак, антоцианы – это пигменты от красного до фиолетового цвета.