قانون التوزيع في طريقة الاستخراج. القوانين الأساسية والخصائص الكمية للاستخراج

إذا أخذت سائلين غير قابلين للامتزاج وأضفت مكونًا ثالثًا، فسوف يذوب بدرجات متفاوتة في كلا المذيبين. عند تحقيق التوازن، ستكون نسبة تركيز المحاليل الناتجة ثابتة عند درجة حرارة معينة

= K، وهذا تعبير عن قانون توزيع نيرنست، حيث

تركيزات المكون الثالث في المرحلتين الأولى والثانية؛

ك - معامل التوزيع.

إذا تفكك المذاب أو انضم إلى أحد المذيبات، فإن معادلة نيرنست لها الشكل:

لايجاد كيبخذ لوغاريتم المعادلة واحصل على معادلة الخط المستقيم

من خلال بناء خط مستقيم في الإحداثيات ، فلنجد " ص» كماس زاوية ميل الخط المستقيم (على أي نقطتين تقعان على خط مستقيم) tga =

يمكن العثور على InK من المعادلة عن طريق استبدال قيم أي نقطة تقع على الخط بها.

هذا القانون هو الأساس لعملية الاستخراج. الاستخراج هو إزالة مكون من مرحلة إلى أخرى. يحدث الاستخراج الحالة الصلبة- استخلاص المواد من الحالة الصلبة إلى السائل (على سبيل المثال، تخمير الشاي والقهوة وتحضير الصبغات والمستخلصات العشبية وما إلى ذلك) و الطور السائل- استخلاص المذاب من المحلول السائل مستخرج. يسمى محلول المادة المستخرجة في المستخلص يستخرج، ويسمى المحلول الأصلي بعد استخلاص المادة منه رافينات.

لحساب كفاءة استخراج المرحلة السائلة، استخدم المعادلة

(3.31)

أين X- نسبة المادة غير المستخرجة في الرافينات؛

الخامس- حجم الحل الأولي.

حجم المستخرج؛

ل- معامل التوزيع

ص- عدد عمليات الاستخراج.

وكما يتبين من المعادلة، كلما زاد عدد عمليات الاستخلاص، قلت المادة المتبقية في الرافينات، أي أنه غير مستخرج، كلما زادت المادة المستخرجة بواسطة المستخرج. يتم تحديد كفاءة الاستخلاص إلى حد كبير من خلال قيمة معامل التوزيع: كلما زاد المعامل لصالح المستخرج، كلما كان الاستخلاص أكثر فعالية.

لا يمكن استخلاص المعدن إلى الطور العضوي إلا إذا كانت قابلية ذوبان مركبات هذا المعدن في مذيب عضوي أعلى منها في الماء. في الأنظمة الحقيقية، يوجد المعدن على شكل مركبات مختلفة. وينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أنه أثناء الاستخراج قد تتشكل أشكال لم تكن موجودة في المحلول الأصلي. لذلك، أولا وقبل كل شيء، من الضروري تحديد الشكل الذي يتم فيه استخراج المعدن وما هي قابليته للذوبان. تعتمد ذوبان أي مركب على عدة عوامل: طبيعة المادة ودرجة الحرارة والضغط. عادةً ما تذوب المواد المتشابهة كيميائيًا في بعضها البعض بشكل أفضل من المواد ذات البنية المختلفة. في الوقت نفسه، لا ينبغي فهم التشابه بشكل ضيق جدًا، نظرًا لأن وجود مجموعات متطابقة أو متشابهة في السلوك في جزيئات غالبًا ما يكون كافيًا. تدخل جزيئات المذيبات في تفاعلات حيوية مع الجزيئات الذائبة، بشكل رئيسي من النوع الكهروستاتيكي، حيث أن جزيئات معظم المذيبات لها عزم ثنائي القطب كهربائي.

أحد شروط الاستخراج هو تحييد الشحنة. لا يمكن للمركبات المشحونة أن تنتقل إلى مذيب عضوي. يجب تحويل الأيونات المعدنية الموجودة في المحلول إلى مركب غير مشحون أو إلى مركب أيوني مع أيون مناسب له شحنة معاكسة. يلعب حجم الشحنة الأيونية دورًا مهمًا في استخلاص المواد الزميلة الأيونية. في هذه الحالة، من الأفضل استخلاص الأيونات المشحونة بشكل فردي في الطور العضوي، في حين يتم استخلاص الأيونات المشحونة بشكل مزدوج وخاصة ثلاثية بشكل أسوأ. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون المركب المستخرج كارهًا للماء ولا يحتوي على مجموعات محبة للماء، مثل مجموعات الهيدروكسيل أو الكربوكسيل.

الاستخلاص كتفاعل كيميائي (القوانين الأساسية والخصائص الكمية).

الخصائص الكمية الأساسية للعمليات اِستِخلاص

لقد تم استخدام الاستخلاص كطريقة فصل لفترة طويلة في الكيمياء التحليلية والتكنولوجيا الكيميائية، وظلت الأسس النظرية لهذه الطريقة غير مدروسة لفترة طويلة. على وجه الخصوص، ظلت الخصائص الكمية الرئيسية لعمليات الاستخراج غير مدروسة لفترة طويلة، الأمر الذي كان بمثابة عقبة أكيدة أمام إدخال الاستخراج على نطاق واسع في الممارسة العملية. لحساب كمية المادة التي يتم استخلاصها بالمذيبات العضوية، من الضروري معرفة الثابت ومعامل التوزيع، ودرجة الاستخلاص، وما إلى ذلك.

كان M. Berthelot وJ. Jungfleisch أول الباحثين الذين أظهروا في عام 1872، بناءً على البيانات التجريبية، أن نسبة تركيزات التوازن لمادة موزعة بين مرحلتين سائلتين تكون ثابتة. تم اشتقاق هذه العلاقة بالديناميكا الحرارية بواسطة دبليو. نيرنست، الذي صاغ قانون التوزيع في عام 1891.

وفقا لقانون التوزيع، يتم توزيع المادة المذابة في سائلين غير قابلين للامتزاج أو محدودي الامتزاج بينهما بنسبة ثابتة. وهذه النسبة للأنظمة المثالية تعتمد فقط على درجة الحرارة وطبيعة المادة ولا تعتمد على التركيز. لا يكون قانون التوزيع صالحًا إلا إذا كانت المادة التي يتم توزيعها في كلا المرحلتين بنفس الشكل.

ثابتتوزيع مواد. كمية ثابتة تعبر عن العلاقة التركيزاتوزعت مواد، وتقع في كلا المرحلتين (بعد بداية حالة توازن) في نفس النموذج يسمى ثابتالتوزيعات:

ف 0 = [أ] 0 / [أ] ب (1)

حيث ر س - ثابتالتوزيع: [A] o -التركيز موادفي المرحلة العضوية مذيب, خلد/ل; [أ] ب - تركيز موادفي المرحلة المائية، خلد/ل.

ضخامة الثوابتالتوزيع يعتمد على طبيعة التوزيع مواد، تكوين وخصائص المستخرج المستخدم، درجة حرارة، حيث يتم إنتاجه اِستِخلاص. هذا ثابتلا يعتمد على التوازن التركيزاتقابل للاستخراج موادوأحجام المراحل المائية وغير المائية.

معامل التوزيع. عند الحساب الثوابتتوزيع موادوفقًا للصيغة (1)، يجب التأكد من توزيع مادةوفي كلا المرحلتين يكون بنفس الشكل (في نفس الحالة الجزيئية). ومع ذلك، في العديد من أنظمة الاستخراج لا يتم استيفاء الشرط المذكور أعلاه. في إحدى المراحل السائلة قد تحدث التفكك، منظمة، المحلول, التحلل المائيوزعت موادوتشكيل المجمعات وما إلى ذلك لحسابات الاستخراج التوازناتفي مثل هذه الأنظمة لا يؤخذ شكل الوجود بعين الاعتبار موادفي كل مرحلة، وفقط النسبة الإجمالية (التحليلية) التركيزاتوزعت موادفي كلتا المرحلتين.

على أساستحديد المجموع التركيزاتلا يمكن حسابها ثابت، ومعامل التوزيع المحدد موادفي النظام المطبق المذيبات (ماء- عضوي مذيب). معامل التوزيع هو نسبة التحليل الكلي التركيزات موادفي المرحلة العضوية مذيبإلى التحليل الإجمالي التركيزاتهذا موادفي الطور المائي (دون الأخذ بعين الاعتبار الشكل الذي هو عليه مادةفي كل مرحلة):

د = ج 0 / ج ب (2)

حيث D هو معامل التوزيع؛ ج حول - تحليلي إجمالي تركيز موادفي المرحلة العضوية مذيب, خلد/ل; ج ب - التحليلي الكلي تركيز موادفي المرحلة المائية، خلد/ل.

درجة اِستِخلاص. درجة اِستِخلاص(نسبه مئويه اِستِخلاص) هي نسبة الكمية المستخرجة موادإلى المبلغ الإجمالي (الأولي) لهذا موادفي الماء حل:

ص = أ 100 / ن (3)

حيث R هي الدرجة اِستِخلاص مواد،٪؛ كمية موادوالتي تم استخلاصها بالمواد العضوية مذيب; ن - الكمية الإجمالية (الأولية). موادفي الماء حل.

تصنيف عمليات الاستخراج.

أنظمة الاستخراج متنوعة للغاية. ويؤخذ في الاعتبار تصنيف المركبات القابلة للاستخلاص حسب نوع المركب الذي يمر إلى الطور العضوي. تم اقتراح التصنيف وفقًا لهذا المعيار بواسطة Zolotov Yu.A.:

استخراج المواد غير القطبية ومنخفضة القطبية،

استخراج الأحماض المعدنية المعقدة،

استخراج المركبات داخل المجمع (ICCs).

تتشكل VKS أثناء تفاعل الكاتونات المعدنية مع المواد العضوية

الكواشف، التي يجب أن تحتوي إحدى مجموعاتها النشطة على هاتف محمول

استبدال ذرة الهيدروجين بمعدن أثناء التكوين المعقد

(ثالثًا، وما إلى ذلك) يمكن أيضًا أن تكون حمضية أو قاعدية في أغلب الأحيان.

يتأثر استخلاص VKS بعوامل ومعايير مثل حموضة الطور المائي، وتركيز الكاشف، وثوابت التوزيع وثوابت تفكك الكاشف، وثوابت الاستقرار وثوابت التوزيع للتفاعلات المعقدة والمتنافسة في الماء. المرحلة، وجود أملاح المنحل بالكهرباء، وتركيز العنصر، ودرجة الحرارة، والمذيب.

التصنيف المناسب هو الذي يأخذ في الاعتبار نوع المركب الذي يمر فيه العنصر المستخرج إلى الطور العضوي. علاوة على ذلك، يمكن تقسيم جميع المركبات إلى فئتين كبيرتين - المركبات غير المتأينة والمركبات الأيونية. وتختلف هذه المركبات ليس فقط في تركيبها الكيميائي، ولكن أيضًا في آلية تكوينها وانتقالها إلى طبقة المادة المخففة العضوية. بعضها موجود مسبقًا أو يتشكل في الغالب في محلول مائي، لذلك عادةً ما يتم استخدام المواد المخففة النقية لاستخراجها. والبعض الآخر، على العكس من ذلك، يتشكل أثناء عملية الاستخلاص نفسها بسبب تفاعل الكاشف الموجود في الطور العضوي مع الكاتيونات المعدنية الموجودة في المحلول المائي.

يسمح لنا التصنيف المدروس لمنتجات الاستخلاص بتحديد مجموعات معينة من المستخلصات والمذيبات المتشابهة في البنية الإلكترونية وطبيعة التفاعل الإلكتروني في أنظمة الاستخلاص. ووفقا لهذا التصنيف يمكن تقسيم المستخلصات إلى ثلاث مجموعات:

1. الهيدروكربونات: أليفاتية مشبعة (هكسان، أوكتان)، أليفاتية غير مشبعة (بنتين، هكسين)، عطرية (بنزين، تولوين).

2. المركبات التي تحتوي جزيئاتها على مجموعة وظيفية واحدة من الذرات: الكحولات، الإيثرات، الاسترات، الكيتونات، مركبات النيترو، مشتقات الهالوجين من الهيدروكربونات (الكلوروفورم، رابع كلوريد الكربون، كلوروبنزين)، المركبات المحتوية على الكبريت (ثاني كبريتيد الكربون، الثيوفين).

3. المركبات التي تحتوي على أكثر من مجموعة وظيفية من الذرات: ثنائي إيثيل ديثيوكربامات، 8-هيدروكسي كينولين وغيرها.

إمكانيات الاستخدام العملي للاستخراج.

يتم فصل مخاليط العناصر بشكل أساسي باستخدام مستخلصات انتقائية. على سبيل المثال، ليس من الصعب فصل الزئبق والبزموت في شكل ديثيزونات عن الزركونيوم والألومنيوم، حيث لا يتفاعل الزركونيوم ولا الألومنيوم مع الديثيزون على الإطلاق. الحالة الأكثر نموذجية هي عندما يتم، من حيث المبدأ، استخراج جميع العناصر المشتركة، ولكن ليس بالتساوي. في هذه الحالة، يتم استخدام تقنية فصل أخرى، والتي تعتمد على ظروف تركيز مختلفة: الرقم الهيدروجيني، وتركيزات مكونات النظام، بما في ذلك المستخلص. ويتحقق الانفصال أيضًا عن طريق تغيير حالة أكسدة العناصر. على سبيل المثال، عند فصل الغاليوم والحديد بالأمينات، يتم تحقيق التأثير عن طريق تقليل الحديد إلى حالة ثنائية التكافؤ غير قابلة للاستخلاص. ثم يمر الغاليوم إلى المرحلة العضوية. لتحسين الفصل أثناء الاستخراج، يتم إدخال عوامل التقنيع في المرحلة المائية.

يستخدم الاستخراج على نطاق واسع في المجالات الكيميائية وتكرير النفط والأغذية والمعادن والأدوية وغيرها من المجالات الصناعية، وكذلك في الكيمياء التحليلية والتوليف الكيميائي.

خاتمة.

تطبيقات الاستخراج تتوسع بسرعة. حاليًا، يمكننا تسمية الكيمياء التحليلية، والكيمياء الإشعاعية، والتكنولوجيا النووية، وتكنولوجيا المعادن غير الحديدية والنادرة. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري ملاحظة الأهمية الكبيرة للاستخلاص للأغراض التحضيرية والتحليلية في البحث العلمي، على سبيل المثال، عند دراسة عمليات التكوين المعقدة وحالة المواد في المحاليل. لقد وصل تطور طرق الاستخلاص إلى مرحلة أصبح من الممكن فيها استخلاص أي عنصر أو فصل أي زوج من العناصر باستخدام أنظمة استخلاص معينة أو اختيار شروط الاستخلاص المناسبة. للتنبؤ بقدرة استخلاص المركبات المختلفة، يتم استخدام إنجازات الديناميكا الحرارية وكيمياء التنسيق ونظرية الحلول والكيمياء العضوية. ولذلك فإن دراسة أنظمة الاستخلاص تساهم في تطوير الكيمياء بشكل عام.

الأدب

زولوتوف يو.أ. الاستخراج في التحليل غير العضوي. م: دار النشر بجامعة موسكو الحكومية، 1988. 82 ص.

زولوتوف يو.أ. استخراج المركبات البينية. م: ناوكا، 1968. 313 ص.

www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/790.html

مهمة

اكتب معادلات العمليتين الأنودية والكاثودية، وكذلك المعادلات العامة للتحليل الكهربي لمحلول كلوريد الصوديوم والذوبان. ما هي المواد التي ستتكون إذا تمت العملية مع التحريك؟ اكتب معادلة التفاعل، ارسم توازن الإلكترون والأيون. ما المدة التي يستغرقها إجراء التحليل الكهربائي بتيار 2000 A للحصول على 5 كجم من الصوديوم، كفاءة التيار 87%؟ كم لتر من الكلور سيتم إطلاقه؟ احسب المعامل متساوي التوتر لمحلول كلوريد الصوديوم 15% إذا تجمد عند -10.4 درجة مئوية، ودرجة تفككه.

K(-): Na + +е=Na 0 - عامل مؤكسد

A(+): 2Cl - - 2е= Cl 2 - عامل اختزال

2Na + + 2Cl - = 2Na + Cl2

K(-): 2H 2 O +2е= H 2 +2 OH - - عامل مؤكسد

A(+): 2Cl - - 2е = Cl 2 - عامل اختزال

2H2O + 2NaCl = H2 + Cl2 + 2NaOH

مع التحريك: Cl 2 + 2NaOH = NaClO + NaCl + H2O

يمكن دائمًا وصف عملية الاستخراج بأنها تفاعل كيميائي طبيعي، وإن كان على مرحلتين. تكون تفاعلات الاستخلاص دائمًا قابلة للعكس، لذلك يمكن تطبيق قانون العمل الجماعي على عمليات الاستخلاص. يصبح من الممكن الحديث عن ثابت التوازن لتفاعل الاستخلاص، والذي يسمى في هذه الحالة بثابت الاستخلاص. يمكن تمثيل عملية استخلاص المواد القادرة على الانفصال على النحو التالي:

تشير الحروف السفلية إلى المرحلتين العضوية (o) والمائية (a). الكاشف العضوي (HA) قابل للذوبان في مذيب عضوي. ثابت توازن التركيز لهذا التفاعل (ثابت الاستخلاص – Kex)

لا يمكن كتابة التعبير الخاص بثابت الاستخلاص إلا إذا كان تركيب المركب المستخرج من المكونات الأصلية معروفًا. جنبا إلى جنب مع قانون العمل الجماعي، ينطبق قانون التوزيع على أنظمة الاستخلاص، والتي بموجبها، عند درجة حرارة وضغط ثابتين، تكون نسبة تركيزات توازن المادة في مرحلتين غير قابلتين للامتزاج قيمة ثابتة، مستقلة عن التركيز الإجمالي من المادة. وتسمى هذه الكمية بثابت التوزيع:

حيث [A]о و [A]в هما التركيزان المتوازنان للمادة في المرحلتين العضوية والمائية. ومع ذلك، فإن المادة القابلة للاستخراج عادة ما تكون موجودة في أشكال مختلفة. يمكن للمركبات المشاركة في التحولات الكيميائية المختلفة: التعقيد، والتحلل المائي، والبلمرة، والتفكك، وما إلى ذلك. وفي هذا الصدد، فإن نسبة التركيزات الإجمالية للمادة في الطور العضوي والمائي ليست ثابتة. لكل شكل فردي من المادة، يجب استيفاء قانون التوزيع، أي [A]o / [A]b = . ويترتب على ذلك أن هناك حاجة إلى خصائص كمية يمكن قياسها في التجربة المباشرة. هذا هو في المقام الأول معامل التوزيع D، وهو نسبة التركيز الإجمالي للمادة في الطور العضوي إلى تركيزها الإجمالي في الماء:

يمكن حساب قيمة D عن طريق تحديد أي طريقة مناسبة للتركيز و. عند استخراج المعادن يتم استخدام طرق قياس طيف الانبعاث الذري والامتصاص الذري وقياس الجهد والقياس الطيفي وطريقة المؤشرات الإشعاعية لهذا الغرض. وعلى النقيض من ثابت التوزيع، ففي حالة معامل التوزيع لا يشترط ثبات ومساواة أشكال وجود المادة في الأطوار العامة ولا يشترط أن يكون النظام في حالة توازن.

ويمكن أيضًا كتابة معامل التوزيع على النحو التالي

يصف معامل التوزيع قدرة المادة على الاستخلاص، لكنه لا يحدد الاكتمال الفعلي للاستخلاص، والذي يعتمد على نسبة أحجام المرحلتين العضوية والمائية. وبنفس معامل التوزيع، كلما تم استخلاص المادة بشكل كامل، كلما زاد حجم الطور العضوي (عند حجم ثابت من الماء). يتم التعبير عن نسبة المادة المستخرجة بدرجة الاستخلاص:

حيث R هي درجة استخلاص المادة من الطور المائي إلى الطور العضوي؛ Cw and Co - كمية المادة في المرحلتين العضوية والمائية. غالبًا ما يتم التعبير عن معدل الاسترداد كنسبة مئوية.

حيث Vo و Vв هما حجم المرحلتين العضوية والمائية. في حالة تساوي أحجام الطور (Vо = Vв) نحصل عليها

وللحصول على فصل جيد، لا يكفي أن يكون معامل الفصل مرتفعا. ومن الضروري أيضًا أن يكون حاصل ضرب ثوابت توزيعها قريبًا من الوحدة. ومن الناحية العملية، يستخدم أيضًا عامل التركيز (S AB):

العوامل الهامة التي تؤثر على الاستخراج تشمل وقت الاتصال المرحلة. ترتبط الأهمية العملية لهذه المشكلة، في المقام الأول، بحقيقة أن التوازن في العديد من أنظمة الاستخراج لا يتحقق على الفور. ويعتمد معدل الاستخلاص على معدل التفاعلات الكيميائية التي تحدث في النظام، وبشكل خاص على معدل انتقال كتلة المادة بين المرحلتين. في هذه الحالة، لتسريع الاستخراج من الضروري استخدام عوامل مختلفة. إذا كان نقل الكتلة هو الأبطأ، فيجب زيادة سرعة خلط الطور. يمكن أن يتأثر معدل التفاعلات الكيميائية عن طريق زيادة تركيزات المكونات المتفاعلة، وقمع التفاعلات المسببة للتداخل، مثل التحلل المائي والبلمرة.

وبالتالي، في الممارسة العملية، عند تطوير طرق الاستخراج، من الضروري دراسة معدل التفاعل. للقيام بذلك، تحتاج إلى ضبط الوقت للوصول إلى التوازن. ويتم ذلك عادة باستخدام المنحنيات الحركية، على سبيل المثال، اعتماد معامل التوزيع على وقت اتصال الطور (الشكل 1). إن دراسة اعتماد درجة الاستخراج على وقت اتصال الطور قد لا توفر معلومات صحيحة حول إنشاء التوازن إذا كانت معاملات التوزيع عالية بما فيه الكفاية، كما يتبين من الشكل 1. 2. على الرغم من استمرار معاملات التقسيم في الزيادة، أي أنه لا يوجد توازن، فإن معدل الاسترداد يصل إلى 100% وقد يبدو النظام في حالة توازن.

أرز. 1.

أرز. 2.

أحد الأسئلة المثيرة للاهتمام في نظرية الاستخلاص هو سؤال أين يتكون المركب المستخرج - في الطور المائي، في الطور العضوي، أو في السطح البيني بينهما. قد يكون هذا مختلفًا في الأنظمة المختلفة، لكن دراسة معدل الاستخلاص، على سبيل المثال باستخدام مذيبات مختلفة، يسمح لنا بحل هذه المشكلة.

يمكن أن يكون أحد الحلول هو دراسة حركية استخلاص المركبات البينية بمذيبات مختلفة. يجب اختيار المذيبات بحيث تختلف ثوابت توزيع الكاشف () فيها. يجب أن تكون ظروف الاستخراج بحيث يتم تحديد معدل التفاعل الكيميائي حركيا. في هذه الحالة، يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني وتركيز الكاشف هو نفسه. إذا تم تكوين المركب في الطور المائي، فكلما زاد تركيز التوازن للكاشف العضوي في الطور المائي، زاد معدل الاستخلاص. كلما كان أقل، كلما زاد التركيز. وبعبارة أخرى، كلما كان المستخلص أقل قابلية للذوبان في مذيب عضوي، كلما زاد معدل الاستخلاص. إذا تم تكوين المركب عند الحدود، فكلما كان الكاشف قابلاً للذوبان في المذيب العضوي بشكل أفضل، زاد معدل الاستخلاص. من الصعب أن يكون تكوين مركب في الطور العضوي، لأنه لكي يحدث هذا، يجب أن يمر العنصر المستخرج إلى المذيب العضوي بطريقة أخرى.

تقدم المقالة وصفًا مقارنًا لخصائص استخلاص بعض المذيبات العضوية القطبية (إيثيلين جلايكول، DMF، DMSO، الأسيتونيتريل) والسوائل الأيونية (N- ميثيل بيوتيليميدازوليوم أسيتات وN- بوتيل بيريدينيوم رباعي فلوروبورات). توضح المقدمة مزايا السوائل الأيونية كمذيبات - ضغط بخار صفر عمليًا وقابلية ذوبان منخفضة للغاية في الهيدروكربونات الأليفاتية. وبما أن معظم السوائل الأيونية تحتوي على كاتيون عضوي قادر على تنسيق الجزيئات المتبرعة بالإلكترونات، فيمكن استخدامها كمستخلصات للمواد العضوية القطبية والمتبرعة بالإلكترونات. في هذا العمل، تمت دراسة المحلول القياسي متعدد المكونات للـ PAHs. وتم فصلهم بواسطة HPLC. تم حساب قيمة ثابت التوزيع للمواد P باستخدام الصيغة التالية

أين و هي منطقة الذروة في المخطط اللوني لمحلول الأوكتان المتوازن والمخطط اللوني الأولي ؛

و - أحجام المراحل القطبية والأوكتان.

وقد وجد أن ثابت التوزيع يتناقص مع زيادة عدد الحلقات العطرية.

على الرغم من كل المزايا، فمن غير المنطقي استخدام السوائل الأيونية لاستخراج الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، لأنها أقل شأنا في خصائص DMF وDMSO. يتم استخدام DMF وDMSO على نطاق واسع في الاستخراج. لديهم مراكز تعاني من نقص الإلكترون في جزيئاتها، مما يساهم في الذوبان الفعال لجزيئات PAH. ونتيجة لذلك، يحدث تعقيد p وحل البروتونات النووية. بسبب هذه الخاصية، يتم استخدام DMF وDMSO لتنقية المستخلصات المختلفة.

تتأثر كفاءة الفصل أيضًا بإضافة الأملاح. يتناول العمل استخلاص الهيدروكربونات العطرية. لدراسة قابلية استخلاص الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات عند درجة حرارة 293 كلفن، تمت دراسة أنظمة الاستخلاص مثل n-الهيبتان - محلول كلوريد N,N"- بيوتيل ميثيلميدازوليوم في كحول الميثيل مع تركيزات الملح العضوي 1، 2، 3، 4، 5 مول/لتر. مع زيادة تركيز كلوريد N,N "- بوتيل ميثيلميدازوليوم يزيد من بنية الطور القطبي (زيادة مجموعة الميثيلين تزيد بحوالي 0.1 وحدة). تصرفت PAHs على النحو التالي. مع زيادة تركيز الملح يحدث انخفاض كبير في ثوابت توزيع الهيدروكربونات العطرية. في هذه الحالة، تنخفض ثوابت توزيع الأرينات متعددة الحلقات بشكل حاد، وتتوافق سلسلة قابلية استخلاص الهيدروكربونات مع زيادة عدد الحلقات العطرية (كلما زاد عدد الحلقات، قلّت ثوابت التوزيع) مع السلسلة الأكثر نشاطًا وانتقائية مذيبات الهيدروكربونات العطرية - DMF وDMSO.

ترجع التأثيرات المرصودة، من ناحية، إلى تأثيرات الذوبان المحددة بين الملح والأرينات، والتي يمكن أن تنتج عن تعقيد p، والروابط الهيدروجينية، وما إلى ذلك. وتأثير دفع الهيدروكربونات الكارهة للماء بواسطة الطور القطبي من ناحية أخرى. إن وجود تأثيرين موجهين بشكل متعاكس يفسر وجود الحد الأدنى المعبر عنه بشكل ضعيف في اعتماد ثوابت توزيع PAHs على تركيز N,N"- بوتيل ميثيل إيميدازوليوم كلورايد في كحول الميثيل.

وبناء على نتائج هذا العمل يمكن أن نستنتج أنه مع زيادة تركيز كلوريد N,N"- بيوتيل ميثيلميدازوليوم في كحول الميثيل فإن هناك زيادة معنوية في نسبة ثابت توزيع n- الهبتان إلى ثوابت التوزيع من PAHs، مما يؤدي إلى زيادة قدرة الفصل لنظام الاستخلاص هذا.

1. قانون التوزيع لنيرنست

1. قانون التوزيع لنيرنست

1. قانون التوزيع لنيرنست

1. قانون التوزيع لنيرنست

2. الاستخراج

2. الاستخراج

2. الاستخراج

2. الاستخراج

2. الاستخراج

2. الاستخراج

2. الاستخراج

2. الاستخراج

2. الاستخراج

2. الاستخراج

2. الاستخراج

2. الاستخراج

2. الاستخراج

طلاب الفرقة الثالثة كلية التكنولوجيا

لأداء العمل المختبري

في الكيمياء الفيزيائية حول هذا الموضوع:

"قانون التوزيع. استخراج السائل"

الهدف من العمل: دراسة عملية استخلاص السوائل لإحدى العمليات الرئيسية لتكنولوجيا الأغذية.

الهدف من العمل: اكتساب المهارات العملية في إجراء البحوث المخبرية ومعالجة البيانات التجريبية باستخدام الأساليب التحليلية والرسومية.

مقدمة

ومن الحالات الخاصة للأنظمة ثلاثية المكونات ما يلي: سائلان غير قابلين للذوبان بشكل متبادل، والمكون الثالث قادر على الذوبان في كليهما. عند الوصول إلى التوازن في النظام، يتم توزيع المكون الثالث بين مرحلتين سائلتين غير قابلتين للامتزاج بنسبة معينة، تتميز نوعيا بثابت التوزيع.

وأشهر مثال لتطبيق قانون التوزيع هو الاستخلاص، أي استخلاص مادة من محلول بمذيب مناسب لا يختلط مع الأول وفي نفس الوقت يذيب المادة المستخرجة بكمية أكبر من المادة المستخرجة. أولاً. بالنسبة للعديد من المواد العضوية، يكون المذيب هو الأثير، وبالنسبة للمواد غير العضوية فهو الماء. ولاستكمال عملية الاستخلاص، يتم نقل المادة المستخرجة إلى الحالة الجزيئية التي توجد بها في كلا المرحلتين. على سبيل المثال، عند استخلاص حمض عضوي ضعيف، من المفيد تقليل درجة تفككه بإضافة حمض معدني. في هذه الحالة، يتم استخراج جزيئات الحمض العضوي غير المنفصلة بشكل كامل. تقل قابلية ذوبان المواد العضوية في الماء بشكل كبير في وجود الأملاح - وهو تأثير التمليح.

يعد الاستخراج من أكثر العمليات شيوعًا في الصناعات الكيميائية والصيدلانية والغذائية وغيرها. يستخدم الاستخلاص على نطاق واسع لاستخلاص الزيوت العطرية من المواد النباتية وتنقيتها. في صناعة النبيذ، يتم استخدام عملية الاستخراج للحصول على المواد الخام لإنتاج الخمر ومعالجة ثفل العنب.

أنا.الجزء النظري

1.1. قانون التوزيع.

إذا كانت المادة قابلة للذوبان في سائلين غير قابلين للامتزاج، فعند إذابتها في خليط من سائلين من هذا القبيل، يتم توزيعها بينهما بنسبة يحددها قانون نيرنست-شيلوف:

يتم توزيع المذاب بين سائلين غير قابلين للامتزاج بنسبة ثابتة من التركيزات، بغض النظر عن كمية المذاب المضافة.

ك =ج1/ج2(1)، حيث C1 وC2 هما تركيزات المادة في المذيبين الأول والثاني.

يتحقق القانون عند درجة حرارة ثابتة، وتخفيف كاف للمحاليل، وفي غياب تفاعل المذاب مع المذيب.

في الظروف الحقيقية، عندما تذوب المواد، تحدث عمليات الارتباط والتفكك لجزيئات المادة المذابة.

الحالة 1. ترتبط المادة في أحد المذيبات نتيجة تكوين روابط هيدروجينية مع تكوين الثنائيات:

أو البوليمرات

سيبدو قانون التوزيع في هذه الحالة كما يلي:

ك=C1ن/ج2أو 2)

هنا ن=م1/م2– نسبة متوسط ​​الأوزان الجزيئية للمادة في مذيب وآخر.

إذا قمنا بتحويل المعادلة (2) وأخذنا اللوغاريتم، فسنحصل على

إل جي ك = ن إل جي C1 – إل جي C2أو

إل جي C2 = ن إل جي C1 – إل جي ك (3)

- هذه علاقة مباشرة إل جيج2 =F(إل جيج1)

المعادلة تسمح لك بتحديد بيانيا نو لمن البيانات التجريبية.

الحالة 2. في أحد المذيبات (غالبًا الماء) تنفصل المادة، وفي الآخر (العضوي) ترتبط.

يأخذ قانون التوزيع الشكل:

أ- درجة التفكك.

مثال 1. عند توزيع الفينول بين الماء والبنزين، تم الحصول على البيانات التالية:

ج1(H2O)، كمول/دم3 0.0316 0.123 0.327 0.750

ج2(C6H6)، كمول/دم3 0.0077 0.159 0.253 0.390

احسب القيمة لو نبيانيا.