【基础知识】萃取分离

文摘   教育   2024-10-16 21:56   江苏  
大家好呀,我是汤圆。

关于分离与富集,我们已经讲完了沉淀分离法的全部内容,点击回顾:【基础知识】分离与富集——常量组分沉淀分离法
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今天我们来讲解这一章节最重要最常考的部分——萃取分离。

 

物质对水的亲疏性规律

 

在讲解萃取分离之前,我们需要了解一下物质对水的亲疏性规律

(1)金属离子都有亲水性;

(2)极性化合物具有亲水性,非极性化合物具有疏水性;

(3)羟基、羧基、氨基和磺酸基等为亲水基团,而芳香基、烷基和卤代烷基等为疏水基团。

 

萃取原理
 相似相溶原理

而萃取过程的原理和本质也恰恰与上述规律相关:


带电荷的物质亲水,不易被有机溶剂萃取;

可溶的呈电中性的物质疏水易为有机溶剂萃取


萃取则是采取一些手段将物质由亲水性转变为疏水性,从而实现将物质从水相中萃取到有机相中。


当然也有从有机相中萃取到水相中的萃取,这种过程我们称为反萃取,采用哪种萃取过程主要取决于大家的实验目的。


例如:

含有过多的水溶性杂质,可以选择将待测物质萃取到有机相中,则实现了除杂的目的;另外由于有机相便于后续浓缩,也利于进行下一步的富集过程。


理解了萃取分离的原理之后,接下来要了解萃取分离的几个非常重要的概念:

 

重要概念
 分配定律与分配系数分配比萃取率,我们一个一个来看。

 


分配系数与分配定律:



假设有机溶剂从水相中萃取溶质A,若A在两相中的存在形式相同,平衡时,在有机相的浓度为[A]o,水相中的浓度为[A]w,则两者之间的分配系数(KD)为:



上述公式称为分配定律KD为分配系数


但是该公式有一些前提条件:


1.适用于溶液中溶质浓度较低的溶液,浓度较高时,须用活度代替浓度。

2.溶质必须在两相中存在形式相同,不发生解离、缔合反应。



分配比:



刚才提到分配定律要求“溶质必须在两相中存在形式相同,不发生解离、缔合反应。”然而实际工作中满足该条件的体系并不多,经常遇到溶质在两相中存在多种形式,此时分配定律并不适用,可以用分配比(D)来研究溶质在两相中的分配过程。

其中:

cAo代表物质在有机相中所有型体的总浓度(分析浓度);

cAw代表物质在水相中所有型体的总浓度(分析浓度);

[A1]o:代表物质在有机相中的某一型体浓度;

[A1]w代表物质在水相中的某一型体浓度;

观察上述式子可知,当D大于1时,说明在萃取过程中溶质分配在有机相中的量大于在水相中。


通常:萃取时,要求D>10。


如果用Vo (mL) 溶剂萃取含有mo(g) 溶质AVw (mL)试液,一次萃取后,水相中剩余m1(g)的溶质A,进入有机相的溶质A(mo-m1) (g), 此时分配比为:

萃取两次后,水相中剩余物质Am2(g)

萃取n次后,水相中剩余物质Amn(g)

这个式子非常重要,在多个院校的考研真题中都出现过,需要记忆。

 


萃取率:



萃取率用于衡量萃取得总效果,用E表示


对上式做进一步处理可得:


式中,Vw/Vo称相比,Vw/Vo1


D10时,E90%, D100, E99%


关于萃取分离,最常考的内容都在上面,后面我们将结合具体题目进行分析,今天先讲解到这里~

 


- End -


今天的内容就是这些啦,感谢看到这里的大家~

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