Kimyo fakulteti noorganik vanalitik kimyo kafedrasi

MA’RUZA 7

Ekstraksiya elementlarni konsentrlash va ajratish metodi

Ajratish va konsentralashning istiqbolli metodlaridan biri ekstraksiyadir.

Ekstraksiya deganda moddani suv fazasidan u bilan aralashmaydigan organik fazaga o‘tkazishni tushuniladi.

Ekstraksiya quyidagi afzalliklarga ega: ajratishning to‘laligi va effektivligi, tanlab ta’sir etuvchanligi, ekstraksiyadan so‘ng suvli eritmani undagi boshqa elementlar va komponentlarni aniqlash uchun foydalanish ekstraksiyani avtomatlashtirish mumkinligi, ajratib olinayotgan moddani konsentrlash, rangning intensivligi va organik qavat rangining turi asosida ionlarni sifat va miqdoriy aniqlash mumkinligi va hokazo.

Ekstraksiyani ko‘pgina miqdoriy aniqlash (fotometrik, polyarografik, xromatografik va hok.) metodlari bilan uyg‘unlashtirish (bog‘lash), orqali ularning tanlab ta’sir etuvchanligini va sezgirligini oshirish mumkin.

Amaliy va anazariy masalalarni yechishda ekstraksion metodlardan foydalaniladi.

Ekstraksiya – bu suyuq va qattiq moddalar aralashmalarini ta’sir etuvchi erituvchilar yordamida ajratish jarayonidir, ya’ni bu ikkita bir – biri bilan aralashmaydigan fazalarda moddalarni taqsimlash jarayonidir.

Fizikaviy ekstraksiya – ajratib olinayotgan moddaning bir fazadan (suyuq yoki qattiq) suyuq ekstragent fazasiga ularning o‘zaro bir –biriga tegishi natijasida o‘tishdair.

Analitik kimyoning suyuqlik ekstraksiyasida ko‘pincha bir faza va ikkinchisi organik erituvchi bo‘lgan holni qo‘llaniladi.

Ekstraksion jarayon turlari.

1.Oddiy ekstraksiya – taqsimlanish konstantalari farqiga asoslanib aralashma komponentlari bir marta ekstraksiyalanish bilan ekstraksion ajratishdir.

2. Davriy ekstraksiya - moddaning bir fazasining o‘zidan, erituvchining alohida qismlari bilan ekstraksiyalash.

3. Uzluksiz ekastraksiyalash – bu ikkala fazani aralashtirish bilan ekstraksiyalash (bunda fazalarning biri harkatsiz bo‘lishi kerak).

4.Qarama-qarshi oqim ekstraksiyasi – bu ikkala fazaning qarama –qarshi harakati natijasida ekstraksiyalashdir.

Analitik kimyoda birinchi ikki turi keng qo‘llaniladi.

Uzluksiz va qarama – qarshi oqim ekstraksiyalari maxsus apparatlar – ekstraktorlar yordamida bajariladi va texnologiyada ishlatiladi.

Ekstraksiya jarayonlarini o‘rganishda va amalga oshirishda quyidagi terminlardan foydalaniladi.

1) Ekstraksiyaon sistema- bu ikkita o‘zaro bir - birida erimaydigan suyuqliklar va ular orasida taqsimlangan moddalardir.

2) Ekstraktor –ekatraksiya o‘tkazuvchi apparat (ajratish voronkasi).

3) Ekstragent –suyuq faza - erituvchi yoki suvsiz erituvchidagi organik reagent eritmasi yoki suv fazasidan moddani ekstraksiyalash jarayoni uchun foydalanilgan erituvchilar aralashmasi.

4) Ekstraksion reagent – kompleks hosil qiluvchi reagent, yoki ekstratsiyalanadigan tuzlar yoki boshqa birikmalar hosil qiluvchi reagent(masalan ditizonning SCI₄ dagi eritmasi).

5) Suyultirilgan - inert organik erituvchi, ya’ni ekstragentning ekstraksion xossalarini yoki fizik xossalarini yaxshilash uchun ishlatiladigan erituvchi (zichligi, qovushqoqligi).

6) Ekstrakt – o‘zida suv fazasidan ekstraksiyalangan moddalar tutuvchi ajralgan organik faza.

7) Reekstraksiya – moddani ekstraktdan suv fazasiga qaytadan ajratish jarayoni.

8) Reekstragent –moddaning organik fazadan suv fazasiga o‘tkazish uchun ishlatiladigan suvli eritma (masalan, HCI yoki H₂SO₄ eritmasi).

9) Reekstrakt – o‘zida ekstraktdan ajratib olingan modda tutuvchi suvli faza.

10) Ekstrakksiya izotermasi – muvozanat sharoitida ekstraktdagi komponentlar konsentratsiyasining ular dastlabki eritmadagi konsentratsiyasiga bog‘liq ravishda o‘zgarishini ko‘rsatuvchi egrisi.

Ekstraksiyaning asosiy qonunlari.

Ikkita o‘zaro aralashmaydigan suyuqliklar orasidagi moddalar taqsimlanishi qaytar bo‘lib quyidagi uchta qonun asosida izohlanadi:

1) Massalar ta’siri qonuni

2) Taqsimlanish qonuni

3) Gibbsning fazalar qoidasi

1) Ionning kompleks ko‘rinishda ekstraksiyasi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi.

Mⁿ⁺_(c) + nH_(o)MA_n(o) + nH⁺_(c)

Massalar ta’siri qonuniga ko‘ra muvozanat konstantasi (xususiy holda ekstraksiya konstantasi deyiladi) quyidagi tenglama bilan ifodalanadi.

K_ex= sistemaning hamma komponentlariga bog‘liq bo‘ladi.

2) taqsimlanish qonuni – empirik ravishda Bertlo va Yungflet tomonidan aniqlangan (1872 yilda), 1891 yilda esa uning termodinamik tenglamasini Nernst chiqarilgan.

Taqsimlanish qonuni quyidagicha ta’riflanadi; agar modda MA_n ikkita o‘zaro aralashmaydigan erituvchilarda taqsimlansa, u holda doimiy temperatura va muvozanat sharoitida, ikkala fazadagi moddalar konsentratsiyalari orasidagi nisbat doimiy sondir va u taqsimlanish konstantasi (“R”) bilan xarakterlanadi.

Bu doimiy son taqsimlanish qonunining mohiyatini anglatadi. U taxminan moddaning organik va suvli fazalardagi eruvchanliklari nisbatiga teng bo‘ladi. Bundan ko‘rinadiki, qaysi modda ushbu organik erituvchi suvdagiga nisbatan yaxshi erisa, o‘sha modda ekstraksiyalanadi.

Taqsimlanish konstantasi ekstraksiyalanadigan moddaning kimyoviy tabiatiga, temperaturaga, erituvchilarning tabiatiga bog‘liq, ammo ekstraksiyalanadigan moddaning umumiy konsentratsiyasiga, fazalar hajmiga, hamda muhitning rN i o‘zgartirilmasa va ekstraksiyalanadigan modda bilan ta’sirlashmasa begona moddlar ishtirokiga bog‘liq bo‘lmaydi.

Eritilgan modda ikkala fazada ham bir xil shaklda bo‘lsagina taqsimlanish qonuni o‘rinli bo‘ladi. Ya’ni:

MAn_(c)MA_n(o)

Haqiqatda esa ikkala fazaga taqsimlangan modda dissotsilanish, gidrolizlanish, kompleks hosil qilish hisobiga har xil formada bo‘lishi mumkin.

Shu sababli analitik kimyoda taqsimlanish konstantasi (“R”) o‘rniga taqsimlanish koeffitsienti “D” ishlatiladi.

Taqsimlanish koeffitsienti quyidagi faktorlarga bog‘liq:

a) suvli fazaning rN iga

b) ekstraksiyalanadigan modda konsentratsiyasiga

v) ekstraksion reagentga, chunki ular kompleks hosil bo‘lish jarayoniga va ekstraksiyalanadigan modda dissotsiasiyasiga ta’sir etadi. Shu bilan birga rN ning ma’lum oraliqlarida D doimiy qiymatdir.

Agar sistema oddiy bo‘lsa, masalan, I₂, u holda R=D bo‘ladi.

Ekstraksiya jarayonini miqdoriy baholashni ajratish darajasi kattaligi (R) yordamida amalga oshirish mumkin.

R-moddaning umumiy miqdorini hamma formalaridan ekstraksiyalanadigan moddaning organik fazaga ajratilish foiz miqdorini ko‘rsatadi. (R) %

V₀₌V_C bo‘lganda

bo‘ladi.

S₀-organik fazadagi analitik konsentratsiya

S_umum- moddaning yig‘indi analitik konsentratsiyasi

V₀₌V_C – lar organik va suvli fazalar hajmi

D va R orasida bog‘lanish mavjud:

Teng hajmlarda V₀₌V_C bo‘lganda

R-organik fazaga qancha foiz modda o‘tganligini ko‘rsatadi.

Shunday qilib ikkita aralashmaydigan suyuqliklar geterogen muvozanatini tashkil etadi, u holda ekstraksiya jarayoni Gibbsning fazalar qoidasiga bo‘ysunishi kerak:

N+F=K+2

Bunda N- fazalar soni;

F- erkinlik darajasi;

K- komponentlar soni;

Gibbs qoidasiga muvofiq, agar ikki fazali sistema bir komponentni ajratsa, u holda bir fazadagi konsentratsiyani bilgan holda fazadagi konsentratsiyasini hisoblash mumkin.