分步萃取
分步萃取分類
液-液分步萃取,用選定的溶劑分離液體混合物中某種組分,溶劑必須與被分步萃取的混合物液體不相溶,具有選擇性的溶解能力,而且必須有好的熱穩定性和化學穩定性,並有小的毒性和腐蝕性。如用苯分離煤焦油中的酚;用有機溶劑分離石油餾分中的烯烴;用CCl4分步萃取水中的Br2。
固-液分步萃取,也叫浸取,用溶劑分離固體混合物中的組分,如用水浸取甜菜中的糖類;用酒精浸取黃豆中的豆油以提高油產量;用水從中藥中浸取有效成分以製取流浸膏叫「滲瀝」或「浸瀝」。
雖然分步萃取經常被用在化學試驗中,但它的操作過程並不造成被分步萃取物質化學成分的改變(或說化學反應),所以分步萃取操作是一個物理過程。
作用
分步萃取是有機化學實驗室中用來提純和純化化合物的手段之一。通過分步萃取,能從固體或液體混合物中提取出所需要的化合物。這裏介紹常用的液-液分步萃取。
基本原理
利用化合物在兩種互不相溶(或微溶)的溶劑中溶解度或分配係數的不同,使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經過反覆多次分步萃取,將絕大部分的化合物提取出來。
分步萃取方法理論依據
物質對不同的溶劑有着不同的溶解度。同時,在兩種互不相溶的溶劑中,加入某種可溶性的物質時,它能分別溶解於兩種溶劑中,實驗證明,在一定溫度下,該化合物與此兩種溶劑不發生分解、電解、締合和溶劑化等作用時,此化合物在兩液層中之比是一個定值。不論所加物質的量是多少,都是如此。用公式表示。
CA/CB=K
CA.CB分別表示一種化合物在兩種互不相溶地溶劑中的量濃度。K是一個常數,稱為「分配係數」。
有機化合物在有機溶劑中一般比在水中溶解度大。用有機溶劑提取溶解於水的化合物是分步萃取的典型實例。在分步萃取時,若在水溶液中加入一定量的電解質(如氯化鈉),利用「鹽析效應」以降低有機物和分步萃取溶劑在水溶液中的溶解度,常可提高分步萃取效果。
要把所需要的化合物從溶液中完全分步萃取出來,通常分步萃取一次是不夠的,必須重複分步萃取數次。利用分配定律的關係,可以算出經過分步萃取後化合物的剩餘量。 設:V為原溶液的體積 w0為分步萃取前化合物的總量 w1為分步萃取一次後化合物的剩餘量 w2為分步萃取二次後化合物的剩餘量 w3為分步萃取n次後化合物的剩餘量 S為分步萃取溶液的體積
經一次分步萃取,原溶液中該化合物的濃度為w1/V;而分步萃取溶劑中該化合物的濃度為(w0-w1)/S;兩者之比等於K,即: w1/V=Kw1=w0KV (w0-w1)/SKV+S 同理,經二次分步萃取後,則有 w2/V=K即 (w1-w2)/S w2=w1KV=w0KV KV+SKV+S 因此,經n次提取後: wn=w0(KV) KV+S
當用一定量溶劑時,希望在水中的剩餘量越少越好。而上式KV/(KV+S)總是小於1,所以n越大,wn就越小。也就是說把溶劑分成數次作多次分步萃取比用全部量的溶劑作一次分步萃取為好。但應該注意,上面的公式適用於幾乎和水不相溶地溶劑,例如苯,四氯化碳等。而與水有少量互溶地溶劑乙醚等,上面公式只是近似的。但還是可以定性地指出預期的結果。
相關詞條
| 苯 | 乙醚 | 萃取 |
| 溶解度 | 酒精 | 物理特性 |