חוק ההפצה בשיטת המיצוי. חוקי יסוד ומאפיינים כמותיים של מיצוי

אם תיקח שני נוזלים בלתי ניתנים לערבב ותוסיף רכיב שלישי, הוא יתמוסס בדרגות שונות בשני הממיסים. כאשר נוצר שיווי משקל, יחס הריכוז של התמיסות המתקבלות יהיה קבוע בטמפרטורה נתונה

= K, זהו ביטוי לחוק ההפצה Nernst, שבו

ריכוזי הרכיב השלישי בשלבים I ו-II;

K - מקדם התפלגות.

אם מומס מתנתק או מתחבר באחד מהממסים, אז למשוואת Nernst יש את הצורה:

למצוא לָלוּןקח את הלוגריתם של המשוואה וקבל את משוואת הישר

על ידי בניית קו ישר בקואורדינטות , בוא נמצא " פ» כמשנג של זווית הנטייה של ישר (לפי כל שתי נקודות השוכנות על ישר) tga =

ניתן למצוא את InK מהמשוואה על ידי החלפת הערכים של כל נקודה הממוקמת על הקו.

חוק זה עומד בבסיס תהליך החילוץ. מיצוי הוא הסרה של רכיב משלב אחד לאחר. החילוץ מתרחש שלב מוצק- מיצוי חומרים מהשלב המוצק לשלב הנוזלי (לדוגמה, חליטת תה, קפה, הכנת טינקטורות, תמציות צמחים וכו') וכן שלב נוזלי- מיצוי מומס מתמיסה נוזלית מיצוי. תמיסה של החומר המופק בחומר המיצוי נקראת לחלץ, והפתרון המקורי לאחר מיצוי החומר ממנו נקרא raffinate.

כדי לחשב את היעילות של מיצוי שלב נוזלי, השתמש במשוואה

(3.31)

איפה איקס- שיעור החומר הלא מופק ברפינאט;

V- נפח הפתרון הראשוני;

נפח מיצוי;

ל- מקדם חלוקה

פ- מספר עקירות.

כפי שניתן לראות מהמשוואה, ככל שיותר מיצויים, נשאר פחות חומר ברפינאט, כלומר, לא מופק, יותר חומר מופק על ידי המיצוי. יעילות המיצוי נקבעת במידה רבה על פי ערך מקדם החלוקה: ככל שהמקדם לטובת המיצוי גדול יותר, כך המיצוי יעיל יותר.

מיצוי של מתכת לשלב האורגני אפשרי רק אם המסיסות של תרכובות של מתכת זו בממס אורגני גבוהה יותר מאשר במים. במערכות אמיתיות מתכת קיימת בצורה של תרכובות שונות. יש לקחת בחשבון שבמהלך החילוץ עלולות להיווצר צורות שלא היו בתמיסה המקורית. לכן, קודם כל, יש צורך לקבוע באיזו צורה מופקת המתכת ומהי מסיסותה. המסיסות של כל תרכובת תלויה בגורמים רבים: אופי החומר, טמפרטורה ולחץ. בדרך כלל, חומרים דומים מבחינה כימית מתמוססים טוב יותר זה בזה מאשר בחומרים בעלי מבנה שונה. יחד עם זאת, אין להבין את הדמיון בצמצום מדי, שכן לעיתים די בנוכחות במולקולות של קבוצות זהות או דומות בהתנהגותן. מולקולות הממס נכנסות לאינטראקציות אנרגטיות עם מולקולות מומסות, בעיקר מהסוג האלקטרוסטטי, שכן למולקולות של רוב הממסים יש מומנטים דיפולים חשמליים.

אחד התנאים למיצוי הוא נטרול מטען. תרכובות טעונות אינן יכולות לעבור לממס אורגני. את יוני המתכת הקיימים בתמיסה יש להמיר לקומפלקס לא טעון או לקשר יוני עם יון מתאים בעל המטען ההפוך. גודל מטען היונים ממלא תפקיד משמעותי במיצוי של שותפים יוניים. במקרה זה, יונים טעונים בודדים מופקים בצורה הטובה ביותר לשלב האורגני, בעוד שיונים בעלי מטען כפול ובעיקר משולש מופקים גרוע יותר. בנוסף, התרכובת המופקת חייבת להיות הידרופובית ולא להכיל קבוצות הידרופיליות, כגון קבוצות הידרוקסיל או קרבוקסיל.

מיצוי כתגובה כימית (חוקים בסיסיים ומאפיינים כמותיים).

מאפיינים כמותיים בסיסיים של תהליכים הוֹצָאָה

מיצוי כשיטת הפרדה שימש במשך זמן רב בכימיה אנליטית ובטכנולוגיה כימית היסודות התיאורטיים של שיטה זו נותרו לא נחקרו במשך זמן רב. בפרט, המאפיינים הכמותיים העיקריים של תהליכי מיצוי נותרו ללא מחקר במשך זמן רב, מה שהיה מכשול מובהק להכנסת המיצוי הנרחבת לפועל. כדי לחשב את כמות החומר המופק בממיסים אורגניים, יש לדעת את מקדם הקבוע והחלוקה, מידת המיצוי וכו'.

M. Berthelot ו-J. Jungfleisch היו החוקרים הראשונים שב-1872, בהתבסס על נתונים ניסויים, הראו שהיחס בין ריכוזי שיווי המשקל של חומר המופץ בין שני שלבים נוזליים הוא קבוע. קשר זה נגזר באופן תרמודינמי על ידי W. Nernst, שניסח את חוק ההפצה ב-1891.

על פי חוק החלוקה, חומר המומס בשני נוזלים בלתי ניתנים לערבב או לערבב מוגבל מתפזר ביניהם ביחס קבוע. יחס זה למערכות אידיאליות תלוי רק בטמפרטורה ובאופי החומר ואינו תלוי בריכוז. חוק ההפצה תקף רק אם החומר המופץ בשני השלבים הוא באותה צורה.

קָבוּעַהפצה חומרים. כמות קבועה המבטאת יחס ריכוזיםמופץ חומרים, ממוקם בשני השלבים (לאחר תחילתו של שִׁוּוּי מִשׁקָל) באותה צורה נקרא קָבוּעַהפצות:

P 0 = [A] 0 / [A] B (1)

שבו רו - קָבוּעַהתפלגות: [A] o -ריכוז חומריםבשלב האורגני מֵמֵס, חֲפַרפֶּרֶת/l; [א] ב - ריכוז חומריםבשלב המימי, חֲפַרפֶּרֶת/l.

עוצמה קבועיםההפצה תלויה באופי ההפצה חומרים, הרכב ותכונות של חומר המיצוי המשמש, טֶמפֶּרָטוּרָה, שבו הוא מיוצר הוֹצָאָה. זֶה קָבוּעַאינו תלוי בשיווי משקל ריכוזיםניתן לחלץ חומריםוכמויות של פאזות מימיות ולא מימיות.

מקדם חלוקה. בעת חישוב קבועיםהפצה חומריםלפי הנוסחה (1), אתה צריך להיות בטוח שהמופץ חומרבשני השלבים זה באותה צורה (באותו מצב מולקולרי). עם זאת, במערכות מיצוי רבות לא מתקיים התנאי לעיל. באחד מהשלבים הנוזליים עשויים להתרחש דיסוציאציה, עמותה, פתרון, הִידרוֹלִיזָהמופץ חומרים, היווצרות קומפלקסים וכו' לחישובים של מיצוי שיווי משקלבמערכות כאלה לא נלקחת בחשבון צורת הקיום חומריםבכל שלב, ורק היחס בין סך הכל (אנליטי) ריכוזיםמופץ חומריםבשני השלבים.

עַל בָּסִיסקביעת סך ריכוזיםלא ניתן לחשב קָבוּעַ, ומקדם החלוקה נתון חומריםבמערכת היישומית ממסים (מים- אורגני מֵמֵס). מקדם ההתפלגות הוא היחס בין הניתוח הכולל ריכוזים חומריםבשלב האורגני מֵמֵסלכלל האנליטיות ריכוזיםזֶה חומריםבשלב המימי (בלי לקחת בחשבון את הצורה שבה הוא נמצא חומרבכל שלב):

D = C 0 / C B (2)

כאשר D הוא מקדם ההתפלגות; C בערך - סה"כ אנליטי ריכוז חומריםבשלב האורגני מֵמֵס, חֲפַרפֶּרֶת/l; C B - סה"כ אנליטי ריכוז חומריםבשלב המימי, חֲפַרפֶּרֶת/l.

תוֹאַר הוֹצָאָה. תוֹאַר הוֹצָאָה(אָחוּז הוֹצָאָה) הוא היחס בין כמות המופק חומריםלסכום הכולל (הראשוני) של זה חומריםבמים פִּתָרוֹן:

R = A 100 / N (3)

כאשר R היא התואר הוֹצָאָה חומרים,%; א - כמות חומרים, שהופק עם אורגני מֵמֵס; N - כמות כוללת (ראשונית). חומריםבמים פִּתָרוֹן.

סיווג תהליכי מיצוי.

מערכות החילוץ מגוונות מאוד. נחשב סיווג התרכובות הניתנות למיצוי לפי סוג התרכובת העוברת לשלב האורגני. סיווג על פי קריטריון זה הוצע על ידי זולוטוב יו.א.:

מיצוי של חומרים לא קוטביים ונמוכים קוטביים,

מיצוי של חומצות מתכת מורכבות,

מיצוי של תרכובות תוך-מורכבות (ICCs).

VKS נוצרים במהלך האינטראקציה של קטוני מתכת עם אורגני

ריאגנטים, שאחת הקבוצות הפעילות שלהם חייבת להכיל נייד

אטום מימן הוחלף במתכת במהלך היווצרות מורכבות, שנית

(שלישי וכו') יכול להיות גם חומצי או, לעתים קרובות יותר, בסיסי.

המיצוי של VKS מושפע מגורמים ופרמטרים כגון חומציות הפאזה המימית, ריכוז המגיב, קבועי ההתפלגות וקבועי הדיסוציאציה של המגיב, קבועי היציבות וקבועי ההתפלגות של הקומפלקס, תגובות מתחרות במימי. שלב, נוכחות של מלחי אלקטרוליטים, ריכוז יסודות, טמפרטורה וממס.

סיווג נוח הוא כזה שלוקח בחשבון את סוג התרכובת שבה היסוד המופק עובר לשלב האורגני. יתרה מכך, ניתן לחלק את כל התרכובות לשתי קטגוריות גדולות - תרכובות לא מיוננות ומרכיבים יוניים. תרכובות אלו נבדלות לא רק בהרכבן הכימי, אלא גם במנגנון היווצרותן והמעבר לשכבת המדלל האורגני. חלקם קיימים מראש או נוצרים בעיקר בתמיסה מימית, ולכן בדרך כלל משתמשים במדללים טהורים כדי לחלץ אותם. אחרים, להיפך, נוצרים במהלך תהליך המיצוי עצמו עקב האינטראקציה של המגיב הממוקם בשלב האורגני עם קטיוני מתכת הכלולים בתמיסה המימית.

הסיווג השקול של מוצרי מיצוי מאפשר לנו לזהות קבוצות מסוימות של מיצוי וממיסים הדומים במבנה האלקטרוני ובאופי האינטראקציה האלקטרונית במערכות מיצוי. על פי סיווג זה, ניתן לחלק את החומרים למיצוי לשלוש קבוצות:

1. פחמימנים: רווי אליפטי (הקסן, אוקטן), אליפטי בלתי רווי (פנטן, הקסן), ארומטי (בנזן, טולואן).

2. תרכובות שהמולקולות שלהן מכילות קבוצה פונקציונלית אחת של אטומים: אלכוהולים, אתרים, אסטרים, קטונים, תרכובות ניטרו, נגזרות הלוגן של פחמימנים (כלורופורם, פחמן טטרכלוריד, כלורובנזן), תרכובות המכילות גופרית (פחמן דיסולפיד, תיאופן).

3. תרכובות המכילות יותר מקבוצה פונקציונלית אחת של אטומים: דיאטילדיתיוקרבמטים, 8-הידרוקסיקינולין וכו'.

אפשרויות שימוש מעשי בחילוץ.

ההפרדה של תערובות יסודות מתבצעת בעיקר באמצעות חומרים מיצויים סלקטיביים. כך למשל, לא קשה להפריד כספית וביסמוט בצורת דיתיזונטים מזרקוניום ואלומיניום, שכן לא זירקוניום ולא אלומיניום מגיבים עם דיתיזון כלל. מקרה טיפוסי יותר הוא כאשר האלמנטים המשותפים מופקים, באופן עקרוני, כולם, אך לא באופן שווה. במקרה זה, נעשה שימוש בטכניקת הפרדה נוספת, המבוססת על תנאי ריכוז משתנים: pH, ריכוזי רכיבי המערכת, לרבות חומר המיצוי. ההפרדה מושגת גם על ידי שינוי מצב החמצון של היסודות. לדוגמה, כאשר מפרידים בין גליום וברזל עם אמינים, ההשפעה מושגת על ידי הפחתת ברזל למצב דו ערכי שאינו ניתן לחילוץ. לאחר מכן עובר גליום לשלב האורגני. כדי לשפר את ההפרדה במהלך המיצוי, חומרי מיסוך מוכנסים לשלב המימי.

מיצוי נמצא בשימוש נרחב בתחומים כימיים, זיקוק נפט, מזון, מתכות, תרופות ואחרות, כמו גם בכימיה אנליטית וסינתזה כימית.

סיכום.

יישומי המיצוי מתרחבים במהירות. נכון לעכשיו, אנו יכולים למנות כימיה אנליטית, רדיוכימיה, טכנולוגיה גרעינית, טכנולוגיה של מתכות לא ברזליות ונדירות. בנוסף, יש לשים לב לחשיבות הרבה של מיצוי למטרות הכנה ואנליטיות במחקר מדעי, למשל, בבחינת תהליכי היווצרות מורכבים ומצב החומרים בתמיסות. פיתוח שיטות המיצוי הגיע לשלב שכעת ניתן לחלץ כל אלמנט או להפריד כל זוג אלמנטים על ידי שימוש במערכות מיצוי מסוימות או בחירה בתנאי מיצוי מתאימים. כדי לחזות את יכולת המיצוי של תרכובות שונות, נעשה שימוש בהישגי התרמודינמיקה, כימיה של קואורדינציה, תורת הפתרונות וכימיה אורגנית. לכן, חקר מערכות מיצוי תורם לפיתוח הכימיה באופן כללי.

סִפְרוּת

זולוטוב יו.א. מיצוי באנליזה אנאורגנית. מ.: בית ההוצאה לאור של אוניברסיטת מוסקבה, 1988. 82 עמ'.

זולוטוב יו.א. מיצוי של תרכובות תוך-מורכבות. מ.: נאוקה, 1968. 313 עמ'.

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

מְשִׁימָה

כתוב את המשוואות לתהליכים האנודיים והקתודיים, כמו גם את המשוואות הכוללות לאלקטרוליזה של תמיסת נתרן כלורי והמסה. אילו חומרים יווצרו אם התהליך יתבצע תוך ערבוב? כתוב את משוואת התגובה, שרטט מאזן אלקטרונים-יון. כמה זמן לוקח לבצע אלקטרוליזה בזרם של 2000 A כדי לקבל 5 ק"ג נתרן, יעילות הזרם היא 87%? כמה ליטרים של כלור ישתחררו? חשב את המקדם האיזוטוני של תמיסת נתרן כלורי 15% אם היא קופאת ב-10.4 מעלות צלזיוס, ואת מידת הניתוק שלה.

K(-): Na + +е=Na 0 - חומר מחמצן

A(+): 2Cl - – 2е= Cl 2 - חומר מפחית

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

K(-): 2H 2 O +2е= H 2 +2 OH - - חומר מחמצן

A(+): 2Cl - - 2е = Cl 2 - חומר מפחית

2H 2 O + 2NaCl = H 2 + Cl 2 + 2NaOH

תוך ערבוב: Cl 2 + 2NaOH = NaClO + NaCl + H 2 O

כמעט תמיד ניתן לתאר את תהליך המיצוי כתגובה כימית נורמלית, אם כי דו-פאזית. תגובות מיצוי הן כמעט תמיד הפיכות, כך שניתן ליישם את חוק הפעולה ההמונית על תהליכי מיצוי. אפשר לדבר על קבוע שיווי המשקל של תגובת המיצוי, שבמקרה זה נקרא קבוע המיצוי. תהליך המיצוי של חומרים המסוגלים להתנתק יכול להיות מיוצג באופן הבא:

המדדים מציינים את השלב האורגני (o) ואת השלב המימי (a). המגיב האורגני (HA) מסיס בממס אורגני. קבוע שיווי משקל הריכוז של תגובה זו (קבוע מיצוי - Kex)

ניתן לכתוב את הביטוי לקבוע המיצוי רק אם ידוע הרכב התרכובת המופקת של הרכיבים המקוריים. לצד חוק הפעולה ההמונית, חל חוק ההפצה על מערכות מיצוי, לפיו, בטמפרטורה ולחץ קבועים, היחס בין ריכוזי שיווי המשקל של חומר בשני שלבים בלתי ניתנים לערבב הוא ערך קבוע, בלתי תלוי בריכוז הכולל. של החומר. כמות זו נקראת קבוע החלוקה:

כאשר [A]о ו-[A]в הם ריכוזי שיווי המשקל של החומר בשלב האורגני והמימי. עם זאת, החומר הניתן למיצוי קיים בדרך כלל בצורות שונות. תרכובות יכולות להשתתף בטרנספורמציות כימיות שונות: קומפלקס, הידרוליזה, פילמור, דיסוציאציה וכו'. בהקשר זה, היחס בין הריכוזים הכוללים של החומר בשלב האורגני והמימי אינו קבוע. עבור כל צורה בודדת של חומר, יש לעמוד בחוק ההפצה, כלומר, [A]o / [A]b = . מכאן נובע שיש צורך במאפיינים כמותיים שניתן למדוד בניסוי ישיר. זהו בעיקר מקדם ההתפלגות D, שהוא היחס בין הריכוז הכולל של החומר בשלב האורגני לריכוזו הכולל במים:

ניתן לחשב את הערך של D על ידי קביעת כל שיטה מתאימה לריכוז ו. בהפקת מתכות משתמשים לשם כך בשיטות של פליטה אטומית וספקטרומטריית בליעה אטומית, וולטמטריה, ספקטרופוטומטריה ושיטת האינדיקטורים הרדיואקטיביים. בניגוד לקבוע החלוקה, במקרה של מקדם ההתפלגות אין דרישה לקביעות ושוויון של צורות הקיום של החומר בשלבים כלליים ואין דרישה לשיווי משקל של המערכת.

גם את מקדם ההתפלגות ניתן לכתוב באופן הבא

מקדם ההתפלגות מתאר את יכולת המיצוי של חומר, אך אינו קובע את שלמות המיצוי בפועל, התלויה ביחס בין הנפחים של השלב האורגני והמימי. באותו מקדם חלוקה, ככל שהחומר מופק בצורה מלאה יותר, כך נפח השלב האורגני גדול יותר (בנפח קבוע של מימי). שיעור החומר המופק מתבטא במידת המיצוי:

כאשר R היא מידת המיצוי של חומר מהפאזה המימית לשלב האורגני; Cw ו-Co - כמות החומר בשלב האורגני והמימי. שיעור ההחלמה מבוטא לרוב באחוזים.

כאשר Vo ו-Vв הם הנפחים של שלבים אורגניים ומימיים. במקרה של שוויון של נפחי פאזה (Vо = Vв) נקבל

להפרדה טובה, לא מספיק שמקדם ההפרדה יהיה גבוה. כמו כן, יש צורך שהמכפלה של קבועי ההתפלגות שלהם תהיה קרובה לאחדות. בפועל, נעשה שימוש גם במקדם הריכוז (S AB):

גורמים חשובים המשפיעים על החילוץ כוללים זמן מגע פאזה. החשיבות המעשית של הנושא קשורה, קודם כל, לעובדה שבמערכות מיצוי רבות לא מושג שיווי משקל מיידי. קצב המיצוי תלוי בקצב התגובות הכימיות המתרחשות במערכת, בפרט בקצב העברת המסה של החומר בין שני השלבים. במקרה זה, כדי להאיץ את החילוץ יש צורך להשתמש בגורמים שונים. אם העברת המסה היא האיטית ביותר, יש להגביר את מהירות ערבוב הפאזה. ניתן להשפיע על קצב התגובות הכימיות על ידי הגדלת הריכוזים של רכיבים המקיימים אינטראקציה, דיכוי תגובות מפריעות, כגון הידרוליזה ופילמור.

לפיכך, בפועל, בעת פיתוח שיטות מיצוי, יש צורך ללמוד את קצב התגובה. כדי לעשות זאת, עליך להגדיר את הזמן להגיע לשיווי משקל. זה נעשה בדרך כלל באמצעות עקומות קינטיות, למשל, התלות של מקדם ההתפלגות בזמן מגע הפאזה (איור 1). לימוד התלות של מידת המיצוי בזמן מגע השלב עשוי שלא לספק מידע נכון לגבי הקמת שיווי המשקל אם מקדמי ההתפלגות גבוהים מספיק, כפי שניתן לראות באיור. 2. למרות שמקדמי החלוקה ממשיכים לעלות, כלומר אין שיווי משקל, שיעור ההתאוששות הוא 100% והמערכת עשויה להיראות בשיווי משקל.

אורז. 1.

אורז. 2.

אחת השאלות המעניינות בתורת המיצוי היא השאלה היכן נוצרת התרכובת המופקת - בשלב המימי, בשלב האורגני או בממשק שלהם. זה עשוי להיות שונה במערכות שונות, אבל לימוד קצב המיצוי, למשל עם ממיסים שונים, מאפשר לנו לפתור בעיה זו.

אחד הפתרונות יכול להיות לימוד קינטיקה של מיצוי של תרכובות תוך-מורכבות עם ממסים שונים. יש לבחור ממסים בצורה כזו שקבועי ההתפלגות של המגיב () בהם יהיו שונים. תנאי המיצוי חייבים להיות כאלה שקצב האינטראקציה הכימית קובע קינטית. במקרה זה, ה-pH והריכוז של המגיב חייבים להיות זהים. אם התרכובת נוצרת בשלב המימי, ככל שריכוז שיווי המשקל של המגיב האורגני בשלב המימי גבוה יותר, כך קצב המיצוי גבוה יותר. ככל שהריכוז נמוך יותר. במילים אחרות, ככל שהמיצוי פחות מסיס בממס אורגני, כך קצב המיצוי גדול יותר. אם התרכובת נוצרת בגבול, אז ככל שהריאגנט יהיה מסיס יותר בממס האורגני, כך קצב המיצוי יהיה גדול יותר. היווצרות תרכובת בשלב האורגני כמעט ואינה אפשרית, שכן כדי שזה יקרה היסוד המופק חייב לעבור לממס האורגני בדרך אחרת.

המאמר מספק תיאור השוואתי של תכונות המיצוי של כמה ממסים אורגניים קוטביים (אתילן גליקול, DMF, DMSO, אצטוטריל) ונוזלים יוניים (N-methylbutylimidazolium acetate ו-N-butylpyridinium tetrafluoroborate). המבוא מתאר את היתרונות של נוזלים יוניים כממיסים - כמעט אפס לחץ אדים ומסיסות נמוכה במיוחד בפחמימנים אליפטיים. ומכיוון שרוב הנוזלים היוניים מכילים קטיון אורגני המסוגל לתאם חלקיקים תורמי אלקטרונים, הם יכולים לשמש כמחלצים של חומרים אורגניים קוטביים ותורמי אלקטרונים. בעבודה זו, נחקר פתרון סטנדרטי רב-רכיבי של PAHs. הם הופרדו על ידי HPLC. ערך קבוע החלוקה של החומרים P חושב באמצעות הנוסחה הבאה

היכן והוא שטח השיא בכרומטוגרמה של תמיסת אוקטן שיווי המשקל והכרומטוגרמה הראשונית;

וכן - נפחים של פאזות קוטביות ואוקטן.

נמצא כי קבוע ההפצה ירד עם גידול במספר הטבעות הארומטיות.

למרות כל היתרונות, זה לא הגיוני להשתמש בנוזלים יוניים להפקת PAHs, מכיוון שהם נחותים בתכונותיהם ל-DMF ו-DMSO. DMF ו-DMSO נמצאים בשימוש נרחב בחילוץ. יש להם מרכזים חסרי אלקטרונים במולקולות שלהם, מה שתורם לפתרון יעיל של מולקולות PAH. כתוצאה מכך, מתרחשות מורכבות p ופתרון פרוטונים גרעיניים. בשל תכונה זו, DMF ו-DMSO משמשים לטיהור תמציות שונות.

יעילות ההפרדה מושפעת גם מהוספת מלחים. העבודה בוחנת מיצוי של פחמימנים ארומטיים. כדי לחקור את יכולת המיצוי של PAHs ב-293 K, נחקרו מערכות מיצוי כגון n-heptane - תמיסה של N,N"-butylmethylimidazolium chloride במתיל אלכוהול עם ריכוזי מלחים אורגניים של 1, 2, 3, 4, 5 מול/ליטר. עם הגדלת הריכוז של N,N כלוריד "-butylmethylimidazolium מגביר את המבנה של הפאזה הקוטבית (התוספת של קבוצת המתילן עולה בכ-0.1 יחידות). PAHs התנהגו כדלקמן. עם הגדלת ריכוז המלחים, חלה ירידה משמעותית בקבועי ההתפלגות של פחמימנים ארומטיים. במקרה זה, קבועי החלוקה של זירות מרובות טבעות יורדות בצורה החדה ביותר, וסדרת יכולת המיצוי של פחמימנים עם מספר גדל והולך של טבעות ארומטיות (ככל שיותר טבעות, קבועי ההפצה קטנים יותר) תואמת את הסדרה עבור הפעילות והבררנית ביותר. ממיסים של פחמימנים ארומטיים - DMF ו-DMSO.

ההשפעות הנצפות נובעות, מצד אחד, מהשפעות פתרון ספציפיות בין המלח לזירות, שעלולות להיגרם מ-p-complexation, קשרי מימן וכו'. וההשפעה של דחיקת פחמימנים הידרופוביים על ידי הפאזה הקוטבית, מצד שני. הנוכחות של שתי השפעות מכוונות הפוכות מסבירה את נוכחותם של מינימה המובעת חלשה בתלות קבועי ההתפלגות של PAHs בריכוז של N,N"-butylmethylimidazolium chloride במתיל אלכוהול.

בהתבסס על תוצאות עבודה זו, אנו יכולים להסיק כי עם עלייה בריכוז של N,N"-butylmethylimidazolium chloride במתיל אלכוהול, ישנה עלייה משמעותית ביחס בין קבוע ההתפלגות של n-heptane לבין קבועי ההתפלגות. של PAHs, מה שמוביל לעלייה ביכולת ההפרדה של מערכת מיצוי זו.

1. חוק ההפצה של נרנסט

1. חוק ההפצה של נרנסט

1. חוק ההפצה של נרנסט

1. חוק ההפצה של נרנסט

2. מיצוי

2. מיצוי

2. מיצוי

2. מיצוי

2. מיצוי

2. מיצוי

2. מיצוי

2. מיצוי

2. מיצוי

2. מיצוי

2. מיצוי

2. מיצוי

2. מיצוי

סטודנטים שנה ג' של הפקולטה לטכנולוגיה

לביצוע עבודת מעבדה

בכימיה פיזיקלית בנושא:

"חוק ההפצה. מיצוי נוזלים"

מטרת העבודה: חקר תהליך מיצוי הנוזל של אחד התהליכים העיקריים של טכנולוגיית המזון.

מטרת העבודה: רכישת מיומנויות מעשיות בביצוע מחקר מעבדתי, עיבוד נתונים ניסיוניים בשיטות אנליטיות וגרפיות.

מבוא

אחד המקרים המיוחדים של מערכות תלת-רכיביות הוא הבא: שני נוזלים אינם מסיסים הדדית, והרכיב השלישי מסוגל להתמוסס בשניהם. כאשר מגיעים לשיווי משקל במערכת, הרכיב השלישי מתחלק בין שני שלבים נוזליים בלתי ניתנים לערבב ביחס מסוים, המאופיין איכותית בקבוע התפלגות.

הדוגמה המפורסמת ביותר להחלת חוק ההפצה היא מיצוי, כלומר מיצוי של חומר מתמיסה עם ממס מתאים שאינו מתערבב עם הראשון ובו זמנית ממיס את החומר המופק בכמות גדולה יותר מהחומר המופק. ראשון. עבור חומרים אורגניים רבים ממס כזה הוא אתר, ולגבי חומרים אנאורגניים זה מים. להשלמת המיצוי, החומר המופק מועבר למצב המולקולרי בו הוא נמצא בשני השלבים. לדוגמה, בעת מיצוי חומצה אורגנית חלשה, כדאי להפחית את מידת הניתוק שלה על ידי הוספת חומצה מינרלית. במקרה זה, מולקולות חומצה אורגנית לא מחולקות מופקות בצורה מלאה יותר. המסיסות של חומרים אורגניים במים מופחתת משמעותית בנוכחות מלחים - השפעת ההמלחה.

מיצוי הוא אחד התהליכים הנפוצים ביותר בתעשיות הכימיות, התרופות, המזון ואחרות. מיצוי נמצא בשימוש נרחב להפקת שמנים אתריים מחומרים צמחיים וטיהורם. בייצור יין, תהליך המיצוי משמש להשגת חומרי גלם לייצור ורמוט ועיבוד של שאריות ענבים.

אני.חלק תיאורטי

1.1. חוק ההפצה.

אם חומר מסיס בשני נוזלים בלתי ניתנים לערבל, אזי כאשר הוא מומס בתערובת של שני נוזלים כאלה, הוא מתחלק ביניהם ביחס שנקבע בחוק נרנסט-שילוב:

המומס מתחלק בין שני נוזלים בלתי ניתנים לערבב ביחס קבוע של ריכוזים, ללא תלות בכמות המומס המוסף.

K=C1/C2(1), כאשר C1 ו-C2 הם ריכוזי החומר בממסים 1 ו-2.

החוק מתקיים בטמפרטורה קבועה, דילול מספיק של תמיסות, ובהעדר אינטראקציה של המומס עם הממס.

בתנאים אמיתיים, כאשר חומרים מתמוססים, מתרחשים תהליכי התאגדות ופירוק של מולקולות של החומר המומס.

מקרה 1. החומר קשור באחד מהממיסים עקב היווצרות קשרי מימן עם יצירת דימרים:

או פולימרים

חוק ההפצה במקרה זה ייראה כך:

K=C1לא/C2או 2)

כאן N=M1/M2- היחס בין המשקלים המולקולריים הממוצעים של חומר בממס אחד ואחר.

אם נהפוך את המשוואה (2) וניקח לוגריתם, נקבל

Lg K = n lg C1 – lg C2אוֹ

Lg C2 = n lg C1 – lg K (3)

- זה קשר ישיר LgC2 =F(LgC1)

המשוואה מאפשרת לך לקבוע באופן גרפי נו למנתוני ניסוי.

מקרה 2. באחד מהממיסים (לרוב מים) החומר מתנתק, ובשני (אורגני) הוא קשור.

חוק ההפצה מקבל את הצורה:

A-דרגה של דיסוציאציה.

דוגמה 1. בעת חלוקת פנול בין מים לבנזן, התקבלו הנתונים הבאים:

C1(H2O), kmol/dm3 0.0316 0.123 0.327 0.750

C2(C6H6), kmol/dm3 0.0077 0.159 0.253 0.390

חשב ערך לו נבְּצוּרָה גְרָפִית.