Pasiskirstymo dėsnis ekstrahavimo metodu. Pagrindiniai gavybos dėsniai ir kiekybinės charakteristikos

Jei paimsite du nesimaišančius skysčius ir pridėsite trečią komponentą, jis skirtingu laipsniu ištirps abiejuose tirpikliuose. Nustačius pusiausvyrą, gautų tirpalų koncentracijos santykis tam tikroje temperatūroje bus pastovus

= K, tai Nernsto skirstinio dėsnio išraiška, kur

Trečiojo komponento koncentracijos I ir II fazėse;

K - pasiskirstymo koeficientas.

Jei ištirpusi medžiaga disocijuoja arba susijungia viename iš tirpiklių, tada Nernsto lygtis yra tokia:

Rasti Kipas paimkite lygties logaritmą ir gaukite tiesės lygtį

Sustatant tiesią liniją koordinatėmis , suraskime" P» kaip tiesės polinkio kampo liestinė (bet kuriais dviem taškais, esančiais tiesioje linijoje) tga =

Rašalą galima rasti iš lygties, pakeičiant į ją bet kurio taško, esančio tiesėje, reikšmes.

Šis įstatymas yra gavybos proceso pagrindas. Ekstrahavimas yra komponento pašalinimas iš vienos fazės į kitą. Ištraukimas vyksta kieta fazė- medžiagų ištraukimas iš kietosios fazės į skystį (pavyzdžiui, arbatos, kavos virimas, tinktūrų, žolelių ekstraktų ruošimas ir kt.) ir skystoji fazė- tirpios medžiagos ekstrahavimas iš skysto tirpalo ekstraktorius. Ekstrahuotos medžiagos tirpalas ekstrahente vadinamas ekstraktas, o pirminis tirpalas iš jo ištraukus medžiagą vadinamas rafinatas.

Norėdami apskaičiuoti skystosios fazės ekstrahavimo efektyvumą, naudokite lygtį

(3.31)

Kur X- neekstrahuotos medžiagos dalis rafinate;

V- pradinio tirpalo tūris;

Ekstraktanto tūris;

KAM- paskirstymo koeficientas

P- ištraukimų skaičius.

Kaip matyti iš lygties, kuo daugiau ekstrahavimo, tuo mažiau medžiagos lieka rafinate, tai yra, neekstrahuota, tuo daugiau medžiagos ekstrahuojamas ekstrahuojantis. Ekstrahavimo efektyvumą daugiausia lemia pasiskirstymo koeficiento reikšmė: kuo didesnis koeficientas ekstraktoriaus naudai, tuo ekstrahavimas efektyvesnis.

Metalo ekstrahavimas į organinę fazę galimas tik tuo atveju, jei šio metalo junginių tirpumas organiniame tirpiklyje yra didesnis nei vandenyje. Realiose sistemose metalas egzistuoja įvairių junginių pavidalu. Reikia atsižvelgti į tai, kad ekstrahuojant gali susidaryti formų, kurių nebuvo pradiniame tirpale. Todėl visų pirma reikia nustatyti, kokia forma išgaunamas metalas ir koks jo tirpumas. Bet kurio junginio tirpumas priklauso nuo daugelio veiksnių: medžiagos pobūdžio, temperatūros ir slėgio. Paprastai chemiškai panašios medžiagos geriau tirpsta viena kitose nei skirtingos struktūros medžiagos. Tuo pačiu metu panašumo nereikėtų suprasti pernelyg siaurai, nes dažnai molekulėse pakanka identiškų ar panašių elgsenos grupių. Tirpiklio molekulės energetiškai sąveikauja su ištirpusiomis molekulėmis, pirmiausia elektrostatinės, nes daugumos tirpiklių molekulės turi elektrinius dipolio momentus.

Viena iš ekstrahavimo sąlygų yra krūvio neutralizavimas. Įkrauti junginiai negali patekti į organinį tirpiklį. Metalo jonai, esantys tirpale, turi būti paverčiami neįkrautu kompleksu arba joniniu junginiu su tinkamu priešingo krūvio jonu. Jonų krūvio dydis vaidina svarbų vaidmenį išskiriant joninius junginius. Šiuo atveju viengubo krūvio jonai geriausiai ištraukiami į organinę fazę, o dvigubai ir ypač trigubai įkrauti jonai – prasčiau. Be to, ekstrahuotas junginys turi būti hidrofobinis ir jame neturi būti hidrofilinių grupių, tokių kaip hidroksilo arba karboksilo grupės.

Ekstrahavimas kaip cheminė reakcija (pagrindiniai dėsniai ir kiekybinės charakteristikos).

Pagrindinės kiekybinės procesų charakteristikos gavyba

Ekstrahavimas kaip atskyrimo metodas analitinės chemijos ir chemijos technologijoje naudojamas ilgą laiką, teoriniai šio metodo pagrindai ilgą laiką liko neištirti. Visų pirma, pagrindinės gavybos procesų kiekybinės charakteristikos ilgą laiką liko neištirtos, o tai buvo neabejotina kliūtis plačiam gavybos diegimui praktikoje. Norint apskaičiuoti medžiagos kiekį, kuris ekstrahuojamas organiniais tirpikliais, reikia žinoti konstantą ir pasiskirstymo koeficientą, ekstrahavimo laipsnį ir kt.

M. Berthelot ir J. Jungfleisch buvo pirmieji tyrinėtojai, kurie 1872 m., remdamiesi eksperimentiniais duomenimis, parodė, kad medžiagos pusiausvyros koncentracijų santykis, pasiskirstęs tarp dviejų skystų fazių, yra pastovus. Šį ryšį termodinamiškai išvedė W. Nernstas, suformulavęs pasiskirstymo dėsnį 1891 m.

Pagal pasiskirstymo dėsnį, medžiaga, ištirpusi dviejuose nesimaišančiuose arba ribotai besimaišančiuose skysčiuose, tarp jų pasiskirsto pastoviu santykiu. Šis santykis idealioms sistemoms priklauso tik nuo temperatūros ir medžiagos pobūdžio ir nepriklauso nuo koncentracijos. Paskirstymo dėsnis galioja tik tuo atveju, jei abiejose fazėse paskirstoma medžiaga yra tos pačios formos.

Pastovus paskirstymas medžiagų. Santykį išreiškiantis pastovus dydis koncentracijos platinami medžiagų, esančios abiejose fazėse (prasidėjus pusiausvyra) ta pačia forma vadinamas pastovus paskirstymai:

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

kur R o - pastovus pasiskirstymas: [A] o -koncentracija medžiagų organinėje fazėje tirpiklis, apgamas/l; [A] B – koncentracija medžiagų vandeninėje fazėje, apgamas/l.

Didumas konstantos paskirstymas priklauso nuo paskirstymo pobūdžio medžiagų, naudojamo ekstraktoriaus sudėtis ir savybės, temperatūros, kurioje jis gaminamas gavyba. Tai pastovus nepriklauso nuo pusiausvyros koncentracijos išgaunamas medžiagų ir vandeninių bei nevandeninių fazių tūriai.

Pasiskirstymo koeficientas. Skaičiuojant konstantos paskirstymas medžiagų pagal formulę (1), turite būti tikri, kad paskirstytas medžiaga abiejose fazėse jis yra tos pačios formos (tos pačios molekulinės būsenos). Tačiau daugelyje ištraukimo sistemų pirmiau nurodyta sąlyga neįvykdoma. Gali atsirasti vienoje iš skystųjų fazių disociacija, asociacija, sprendimas, hidrolizė platinami medžiagų, kompleksų susidarymas ir kt. Ekstrahavimo skaičiavimams pusiausvyros tokiose sistemose neatsižvelgiama į egzistavimo formą medžiagų kiekvienoje fazėje ir tik viso (analitinio) santykis koncentracijos platinami medžiagų abiejose fazėse.

Įjungta pagrindu sumos nustatymas koncentracijos negalima skaičiuoti pastovus, ir pateiktas pasiskirstymo koeficientas medžiagų taikomoje sistemoje tirpikliai (vandens- ekologiškas tirpiklis). Pasiskirstymo koeficientas yra visos analitinės vertės santykis koncentracijos medžiagų organinėje fazėje tirpiklisį bendrą analitinį koncentracijos tai medžiagų vandeninėje fazėje (neatsižvelgiant į formą, kurioje ji yra medžiaga kiekviename etape):

D = C 0 / C B (2)

čia D yra pasiskirstymo koeficientas; C apie – bendra analitinė koncentracija medžiagų organinėje fazėje tirpiklis, apgamas/l; C B – bendra analitinė koncentracija medžiagų vandeninėje fazėje, apgamas/l.

Laipsnis gavyba. Laipsnis gavyba(proc gavyba) yra išgaunamo kiekio santykis medžiagų iki visos (pradinės) šios sumos medžiagų vandenyje sprendimas:

R = A 100 / N (3)

kur R yra laipsnis gavyba medžiagų, %; A – kiekis medžiagų, kuris buvo išgautas organiniu tirpiklis; N – bendras (pradinis) kiekis medžiagų vandenyje sprendimas.

Ekstrahavimo procesų klasifikacija.

Ištraukimo sistemos yra labai įvairios. Nagrinėjama ekstrahuojamų junginių klasifikacija pagal junginio, pereinančio į organinę fazę, tipą. Klasifikaciją pagal šį kriterijų pasiūlė Zolotovas Yu.A.:

Nepolinių ir mažai polinių medžiagų išgavimas,

Sudėtingų metalų rūgščių ekstrahavimas,

Intrakompleksinių junginių (ICC) ekstrahavimas.

VKS susidaro metalo katonams sąveikaujant su organiniais

reagentai, kurių vienoje iš aktyvių grupių turi būti mobilusis

susidarant kompleksui vandenilio atomas pakeistas metalu, antra

(trečias ir kt.) taip pat gali būti rūgštus arba, dažniau, bazinis.

VKS ekstrahavimui įtakos turi tokie veiksniai ir parametrai kaip vandeninės fazės rūgštingumas, reagento koncentracija, reagento pasiskirstymo ir disociacijos konstantos, komplekso stabilumo ir pasiskirstymo konstantos, konkuruojančios reakcijos vandeninėje aplinkoje. fazė, elektrolitų druskų buvimas, elementų koncentracija, temperatūra ir tirpiklis.

Patogi klasifikacija yra ta, kurioje atsižvelgiama į junginio, kuriame ekstrahuotas elementas pereina į organinę fazę, tipą. Be to, visus junginius galima suskirstyti į dvi dideles kategorijas – nejonizuotus junginius ir joninius junginius. Šie junginiai skiriasi ne tik savo chemine sudėtimi, bet ir jų susidarymo bei perėjimo į organinio skiediklio sluoksnį mechanizmu. Kai kurie iš jų jau egzistuoja arba daugiausia susidaro vandeniniame tirpale, todėl jiems ekstrahuoti dažniausiai naudojami gryni skiedikliai. Kiti, atvirkščiai, susidaro paties ekstrahavimo proceso metu dėl organinėje fazėje esančio reagento sąveikos su vandeniniame tirpale esančiais metalo katijonais.

Apsvarstyta ekstrahavimo produktų klasifikacija leidžia identifikuoti tam tikras ekstrahentų ir tirpiklių grupes, kurios yra panašios elektronine struktūra ir elektroninės sąveikos pobūdžiu ekstrahavimo sistemose. Pagal šią klasifikaciją ekstraktai gali būti suskirstyti į tris grupes:

1. Angliavandeniliai: sotieji alifatiniai (heksanas, oktanas), nesotieji alifatiniai (pentenas, heksenas), aromatiniai (benzenas, toluenas).

2. Junginiai, kurių molekulėse yra viena funkcinė atomų grupė: alkoholiai, eteriai, esteriai, ketonai, nitro junginiai, angliavandenilių halogeniniai dariniai (chloroformas, anglies tetrachloridas, chlorbenzenas), sieros turintys junginiai (anglies disulfidas, tiofenas).

3. Junginiai, kuriuose yra daugiau nei viena funkcinė atomų grupė: dietilditiokarbamatai, 8-hidroksichinolinas ir kt.

Praktinio gavybos panaudojimo galimybės.

Elementų mišinių atskyrimas visų pirma atliekamas naudojant selektyvius ekstraktorius. Pavyzdžiui, nesunku atskirti gyvsidabrį ir bismutą ditizonatų pavidalu nuo cirkonio ir aliuminio, nes nei cirkonis, nei aliuminis visiškai nereaguoja su ditizonu. Tipiškesnis atvejis, kai bendrinami elementai iš esmės yra išgaunami, bet ne vienodai. Šiuo atveju naudojama kita atskyrimo technika, pagrįsta kintančiomis koncentracijos sąlygomis: pH, sistemos komponentų koncentracijomis, įskaitant ekstrahentą. Atskyrimas taip pat pasiekiamas keičiant elementų oksidacijos būseną. Pavyzdžiui, atskiriant galą ir geležį aminais, efektas pasiekiamas redukuojant geležį į neekstrahuojamą dvivalenę būseną. Tada galis pereina į organinę fazę. Siekiant pagerinti atskyrimą ekstrahavimo metu, į vandeninę fazę įvedamos maskuojančios medžiagos.

Ekstrahavimas plačiai naudojamas chemijos, naftos perdirbimo, maisto, metalurgijos, farmacijos ir kitose pramonės srityse, taip pat analitinės chemijos ir cheminės sintezės srityse.

Išvada.

Ekstrahavimo taikymas sparčiai plečiasi. Šiuo metu galime įvardyti analitinę chemiją, radiochemiją, branduolinę technologiją, spalvotųjų ir retųjų metalų technologiją. Be to, būtina atkreipti dėmesį į didelę ekstrahavimo svarbą preparato ir analizės tikslais atliekant mokslinius tyrimus, pavyzdžiui, tiriant sudėtingus susidarymo procesus ir medžiagų būklę tirpaluose. Išgavimo metodų kūrimas pasiekė tokį etapą, kad dabar galima išgauti bet kurį elementą arba atskirti bet kurią elementų porą naudojant tam tikras ekstrahavimo sistemas arba pasirenkant tinkamas išgavimo sąlygas. Prognozuojant įvairių junginių ekstrahavimo galimybes, naudojami termodinamikos, koordinacinės chemijos, tirpalų teorijos, organinės chemijos pasiekimai. Todėl gavybos sistemų tyrimas prisideda prie chemijos vystymosi apskritai.

Literatūra

Zolotovas Yu.A. Ekstrahavimas atliekant neorganinę analizę. M.: Maskvos valstybinio universiteto leidykla, 1988. 82 p.

Zolotovas Yu.A. Intrakompleksinių junginių ekstrahavimas. M.: Nauka, 1968. 313 p.

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

Užduotis

Parašykite anodinio ir katodinio procesų lygtis, taip pat bendras natrio chlorido tirpalo ir lydalo elektrolizės lygtis. Kokios medžiagos susidarys, jei procesas bus vykdomas maišant? Parašykite reakcijos lygtį, sudarykite elektronų ir jonų balansą. Kiek laiko reikia atlikti elektrolizę 2000 A srove, kad gautųsi 5 kg natrio, srovės efektyvumas 87%? Kiek litrų chloro išsiskirs? Apskaičiuokite 15% natrio chlorido tirpalo izotoninį koeficientą, jei jis užšąla -10,4 o C temperatūroje, ir jo disociacijos laipsnį.

K(-): Na + +е=Na 0 - oksidatorius

A(+): 2Cl - – 2е= Cl 2 - reduktorius

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

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

A(+): 2Cl - - 2е = Cl 2 - reduktorius

2H 2O + 2NaCl = H2 + Cl2 + 2NaOH

Maišant: Cl 2 + 2NaOH = NaClO + NaCl + H 2 O

Ekstrahavimo procesą beveik visada galima apibūdinti kaip normalią, nors ir dviejų fazių cheminę reakciją. Ekstrahavimo reakcijos beveik visada yra grįžtamos, todėl ekstrahavimo procesams galima pritaikyti masės veikimo dėsnį. Pasidaro įmanoma kalbėti apie ekstrakcijos reakcijos pusiausvyros konstantą, kuri šiuo atveju vadinama ekstrahavimo konstanta. Medžiagų, galinčių išsiskirti, ekstrahavimo procesas gali būti pavaizduotas taip:

Apatiniai indeksai žymi organinę (o) ir vandeninę (a) fazes. Organinis reagentas (HA) tirpsta organiniame tirpiklyje. Šios reakcijos koncentracijos pusiausvyros konstanta (ekstrahavimo konstanta – Kex)

Ekstrahavimo konstantos išraišką galima parašyti tik tuo atveju, jei žinoma ekstrahuoto junginio iš pradinių komponentų sudėtis. Kartu su masės veikimo dėsniu ekstrahavimo sistemoms taikomas pasiskirstymo dėsnis, pagal kurį esant pastoviai temperatūrai ir slėgiui, medžiagos pusiausvyros koncentracijų santykis dviejose nesimaišančiose fazėse yra pastovi vertė, nepriklausoma nuo bendrosios koncentracijos. medžiagos. Šis dydis vadinamas pasiskirstymo konstanta:

čia [A]о ir [A]в yra pusiausvyros medžiagos koncentracijos organinėje ir vandeninėje fazėse. Tačiau ekstrahuojama medžiaga paprastai būna įvairių formų. Junginiai gali dalyvauti įvairiose cheminėse transformacijose: kompleksavime, hidrolizėje, polimerizacijoje, disociacijoje ir kt. Šiuo atžvilgiu bendros medžiagos koncentracijos organinėje ir vandeninėje fazėse santykis nėra pastovus. Kiekvienai atskirai medžiagos formai turi būti įvykdytas pasiskirstymo dėsnis, tai yra [A]o / [A]b = . Iš to išplaukia, kad reikalingos kiekybinės charakteristikos, kurias būtų galima išmatuoti tiesioginiu eksperimentu. Tai visų pirma pasiskirstymo koeficientas D, kuris yra visos medžiagos koncentracijos organinėje fazėje ir visos jos koncentracijos vandenyje santykis:

D reikšmę galima apskaičiuoti nustatant bet kurį tinkamą koncentracijos metodą ir. Išgaunant metalus, tam naudojami atominės emisijos ir atominės absorbcijos spektrometrijos, voltamperijos, spektrofotometrijos metodai, radioaktyviųjų indikatorių metodas. Skirtingai nuo pasiskirstymo konstantos, pasiskirstymo koeficiento atveju nėra reikalavimo dėl medžiagos egzistavimo formų pastovumo ir lygybės bendrosiose fazėse ir nereikalaujama, kad sistema būtų pusiausvyroje.

Pasiskirstymo koeficientą taip pat galima parašyti taip

Pasiskirstymo koeficientas apibūdina medžiagos gebėjimą ekstrahuoti, tačiau nenustato faktinio ekstrahavimo užbaigtumo, kuris priklauso nuo organinės ir vandeninės fazės tūrių santykio. Esant tokiam pačiam pasiskirstymo koeficientui, kuo visapusiškiau medžiaga ekstrahuojama, tuo didesnis organinės fazės tūris (esant pastoviam vandeninės tūriui). Ekstrahuotos medžiagos dalis išreiškiama ekstrahavimo laipsniu:

čia R yra medžiagos ekstrahavimo iš vandeninės fazės į organinę fazę laipsnis; Cw ir Co – medžiagos kiekis organinėje ir vandeninėje fazėse. Atkūrimo rodiklis dažniausiai išreiškiamas procentais.

čia Vo ir Vв yra organinių ir vandeninių fazių tūriai. Fazių tūrių lygybės atveju (Vо = Vв) gauname

Norint gerai atskirti, nepakanka, kad atskyrimo koeficientas būtų didelis. Taip pat būtina, kad jų pasiskirstymo konstantų sandauga būtų artima vienybei. Praktikoje taip pat naudojamas koncentracijos koeficientas (S AB):

Svarbūs veiksniai, turintys įtakos ekstrahavimui, yra fazės kontakto laikas. Praktinė klausimo svarba pirmiausia siejama su tuo, kad daugelyje gavybos sistemų pusiausvyra pasiekiama ne iš karto. Ekstrahavimo greitis priklauso nuo sistemoje vykstančių cheminių reakcijų greičio, ypač nuo medžiagos masės perdavimo tarp dviejų fazių greičio. Šiuo atveju, norint pagreitinti išgavimą, būtina naudoti įvairius veiksnius. Jei masės perdavimas yra lėčiausias, fazių maišymo greitis turėtų būti padidintas. Cheminių reakcijų greitį galima paveikti didinant sąveikaujančių komponentų koncentracijas, slopinant trukdančias reakcijas, tokias kaip hidrolizė ir polimerizacija.

Taigi praktiškai, kuriant ekstrahavimo metodus, būtina ištirti reakcijos greitį. Norėdami tai padaryti, turite nustatyti pusiausvyros pasiekimo laiką. Dažniausiai tai daroma naudojant kinetines kreives, pavyzdžiui, pasiskirstymo koeficiento priklausomybę nuo fazės kontakto laiko (1 pav.). Ištraukimo laipsnio priklausomybės nuo fazės kontakto laiko tyrimas gali nesuteikti teisingos informacijos apie pusiausvyros nustatymą, jei pasiskirstymo koeficientai yra pakankamai aukšti, kaip matyti iš Fig. 2. Nors pasiskirstymo koeficientai ir toliau didėja, tai yra, nėra pusiausvyros, atkūrimo greitis yra 100% ir gali atrodyti, kad sistema yra pusiausvyroje.

Ryžiai. 1.

Ryžiai. 2.

Vienas iš įdomių klausimų ekstrahavimo teorijoje yra klausimas, kur susidaro ekstrahuotas junginys – vandeninėje fazėje, organinėje fazėje ar jų sąsajoje. Skirtingose ​​sistemose tai gali skirtis, tačiau ekstrahavimo greičio tyrimas, pavyzdžiui, naudojant skirtingus tirpiklius, leidžia išspręsti šią problemą.

Vienas iš sprendimų gali būti intrakompleksinių junginių ekstrahavimo įvairiais tirpikliais kinetikos tyrimas. Tirpikliai turi būti parinkti taip, kad skirtųsi juose esančio reagento () pasiskirstymo konstantos. Ekstrahavimo sąlygos turi būti tokios, kad cheminės sąveikos greitis būtų kinetinis. Tokiu atveju pH ir reagento koncentracija turi būti vienodi. Jei junginys susidaro vandeninėje fazėje, kuo didesnė organinio reagento pusiausvyros koncentracija vandeninėje fazėje, tuo didesnis ekstrahavimo greitis. Kuo mažesnė, tuo didesnė koncentracija. Kitaip tariant, kuo mažiau tirpus ekstraktorius organiniame tirpiklyje, tuo didesnis ekstrahavimo greitis. Jei junginys susidaro ties riba, kuo geriau reagentas tirpsta organiniame tirpiklyje, tuo didesnis bus ekstrahavimo greitis. Junginio susidarymas organinėje fazėje vargu ar įmanomas, nes tam, kad tai įvyktų, ekstrahuotas elementas turi patekti į organinį tirpiklį kitu būdu.

Straipsnyje pateikiamas lyginamasis kai kurių polinių organinių tirpiklių (etilenglikolio, DMF, DMSO, acetonitrilo) ir joninių skysčių (N-metilbutilimidazolio acetato ir N-butilpiridinio tetrafluorborato) ekstrahavimo savybių aprašymas. Įvade aprašomi joninių skysčių, kaip tirpiklių, pranašumai – praktiškai nulinis garų slėgis ir itin mažas tirpumas alifatiniuose angliavandeniliuose. Ir kadangi daugumoje joninių skysčių yra organinio katijono, galinčio koordinuoti elektronus dovanojančias daleles, jie gali būti naudojami kaip poliarinių ir elektronus dovanojančių organinių medžiagų ekstraktoriai. Šiame darbe buvo tiriamas daugiakomponentis standartinis PAH tirpalas. Jie buvo atskirti HPLC. Medžiagų pasiskirstymo konstantos P reikšmė buvo apskaičiuota pagal šią formulę

čia ir yra smailės plotas pusiausvyrinio oktaninio tirpalo chromatogramoje ir pradinėje chromatogramoje;

ir - polinių ir oktaninių fazių tūriai.

Nustatyta, kad pasiskirstymo konstanta mažėjo didėjant aromatinių žiedų skaičiui.

Nepaisant visų privalumų, neracionalu naudoti joninius skysčius PAH ekstrahavimui, nes jie savo savybėmis yra prastesnės nei DMF ir DMSO. DMF ir DMSO plačiai naudojami ekstrahuojant. Jų molekulėse yra elektronų trūkumo centrų, o tai prisideda prie veiksmingo PAH molekulių tirpinimo. Dėl to vyksta branduolinių protonų p-kompleksavimas ir solvacija. Dėl šios savybės DMF ir DMSO naudojami įvairiems ekstraktams išvalyti.

Atskyrimo efektyvumui įtakos turi ir druskų pridėjimas. Darbe nagrinėjama aromatinių angliavandenilių gavyba. Siekiant ištirti PAH ekstrahuojamumą 293 K temperatūroje, buvo tiriamos tokios ekstrakcijos sistemos kaip n-heptanas – N,N"-butilmetilimidazolio chlorido tirpalas metilo alkoholyje, kurio organinių druskų koncentracija 1, 2, 3, 4, 5 mol/l. Didėjant N,N chlorido koncentracijai "-butilmetilimidazolis padidina polinės fazės struktūrą (metileno grupės prieaugis padidėja maždaug 0,1 vieneto). PAH elgėsi taip. Didėjant druskos koncentracijai, žymiai sumažėja aromatinių angliavandenilių pasiskirstymo konstantos. Šiuo atveju staigiausiai krenta kelių žiedų arenų pasiskirstymo konstantos, o angliavandenilių ekstrahuojamumo serija su didėjančiu aromatinių žiedų skaičiumi (kuo daugiau žiedų, tuo mažesnės pasiskirstymo konstantos) atitinka aktyviausių ir selektyviausių. aromatinių angliavandenilių tirpikliai - DMF ir DMSO.

Pastebėti poveikiai, viena vertus, atsiranda dėl specifinio tirpinimo efektų tarp druskos ir arenų, kuriuos gali sukelti p-kompleksacija, vandenilio ryšiai ir kt. Kita vertus, hidrofobinių angliavandenilių išstūmimo poliarine faze poveikis. Dviejų priešingų poveikių buvimas paaiškina silpnai išreikštus minimumus PAH pasiskirstymo konstantų priklausomybėje nuo N,N"-butilmetilimidazolio chlorido koncentracijos metilo alkoholyje.

Remiantis šio darbo rezultatais, galime daryti išvadą, kad didėjant N,N"-butilmetilimidazolio chlorido koncentracijai metilo alkoholyje, žymiai padidėja n-heptano pasiskirstymo konstantos ir pasiskirstymo konstantų santykis. PAH, todėl padidėja šios gavybos sistemos atskyrimo pajėgumas.

1. Nernsto paskirstymo dėsnis

1. Nernsto paskirstymo dėsnis

1. Nernsto paskirstymo dėsnis

1. Nernsto paskirstymo dėsnis

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

2. Ištraukimas

Technologijų fakulteto III kurso studentai

Laboratoriniams darbams atlikti

Fizikinėje chemijoje šia tema:

„Paskirstymo dėsnis. Skysčio ištraukimas"

DARBO TIKSLAS: vieno iš pagrindinių maisto technologijos procesų skysčio ekstrahavimo proceso tyrimas.

DARBO TIKSLAS: praktinių įgūdžių įgijimas atliekant laboratorinius tyrimus, apdorojant eksperimentinius duomenis analitiniais ir grafiniais metodais.

ĮVADAS

Vienas iš ypatingų trijų komponentų sistemų atvejų yra toks: du skysčiai yra tarpusavyje netirpūs, o trečiasis komponentas gali ištirpti abiejuose. Kai sistemoje pasiekiama pusiausvyra, trečiasis komponentas pasiskirsto tarp dviejų nesimaišančių skystų fazių tam tikru santykiu, kokybiškai apibūdinamu pasiskirstymo konstanta.

Garsiausias pasiskirstymo dėsnio taikymo pavyzdys yra ekstrahavimas, t.y. medžiagos ekstrahavimas iš tirpalo tinkamu tirpikliu, kuris nesimaišo su pirmuoju ir tuo pačiu ištirpina ekstrahuotą medžiagą didesniu kiekiu nei Pirmas. Daugeliui organinių medžiagų toks tirpiklis yra eteris, o neorganinėms – vanduo. Ekstrahavimui užbaigti ekstrahuota medžiaga perkeliama į molekulinę būseną, kurioje ji randama abiejose fazėse. Pavyzdžiui, ekstrahuojant silpną organinę rūgštį, naudinga sumažinti jos disociacijos laipsnį pridedant mineralinės rūgšties. Šiuo atveju nedisocijuotos organinės rūgšties molekulės išgaunamos pilniau. Esant druskoms žymiai sumažėja organinių medžiagų tirpumas vandenyje – išsūdymo efektas.

Ekstrahavimas yra vienas iš labiausiai paplitusių procesų chemijos, farmacijos, maisto ir kitose pramonės šakose. Ekstrahavimas plačiai naudojamas eteriniams aliejams išgauti iš augalinių medžiagų ir juos išvalyti. Vyno gamyboje ekstrahavimo procesas naudojamas žaliavoms gauti vermutui gaminti ir vynuogių išspaudoms perdirbti.

aš.TEORINĖ DALIS

1.1. Paskirstymo dėsnis.

Jei medžiaga tirpsta dviejuose nesimaišančiuose skysčiuose, tada, kai ji ištirpsta dviejų tokių skysčių mišinyje, ji paskirstoma tarp jų santykiu, nustatytu pagal Nernsto-Šilovo dėsnį:

Ištirpusi medžiaga pasiskirsto tarp dviejų nesimaišančių skysčių pastoviu koncentracijų santykiu, nepriklausomai nuo pridėtos tirpios medžiagos kiekio.

K=C1/C2(1), kur C1 ir C2 yra medžiagos koncentracijos 1 ir 2 tirpikliuose.

Įstatymas tenkinamas esant pastoviai temperatūrai, pakankamai praskiedus tirpalus ir nesant tirpios medžiagos sąveikos su tirpikliu.

Realiomis sąlygomis, medžiagoms tirpstant, vyksta ištirpusios medžiagos molekulių asociacijos ir disociacijos procesai.

1 atvejis. Medžiaga yra susijusi su viename iš tirpiklių, nes susidaro vandeniliniai ryšiai ir susidaro dimerai:

Arba polimerai

Paskirstymo įstatymas šiuo atveju atrodys taip:

K=C1N/C2 arba 2)

Čia N = M1/M2– medžiagos vidutinių molekulinių masių viename ir kitame tirpiklyje santykis.

Jei transformuosime (2) lygtį ir imsime logaritmą, gausime

Lg K = n lg C1 – lg C2 arba

Lg C2 = n lg C1 – lg K (3)

– tai tiesioginis ryšys LgC2 =F(LgC1)

Lygtis leidžia grafiškai nustatyti N Ir KAM iš eksperimentinių duomenų.

2 atvejis. Viename iš tirpiklių (dažniausiai vandenyje) medžiaga yra disocijuota, o kitame (organiniame) – asocijuojama.

Paskirstymo įstatymas yra toks:

A-disociacijos laipsnis.

1 pavyzdys. Paskirstant fenolį tarp vandens ir benzeno, gauti šie duomenys:

C1(H2O), kmol/dm3 0,0316 0,123 0,327 0,750

C2(C6H6), kmol/dm3 0,0077 0,159 0,253 0,390

Apskaičiuokite vertę KAM Ir N grafiškai.