Reja: Ajratish haqida umumiy ma’lumot

38. Ekstraksiya muvozanati. Nernst-Shilov tarqatish qonuni.

Ekstraktsiya- ikki kontaktli o'zgarmas fazada (ikkita suyuq yoki suyuq va qattiq) ajratib olingan tarkibiy qismning eruvchanligi farqlarini ishlatishga asoslangan usullar to'plami. Aksariyat hollarda, analitik kimyoda ikki organ bilan o'zaro bog'liq bo'lgan fazali "organik erituvchi - ajratib olinadigan (qaytariladigan) moddalarning suvli eritmasi" birikmasidan foydalaniladi. Bunday holda, ular haqida gaplashishadi suyuq  qazib olish. Ekstraktsiya qilish uchun organik erituvchi tanlanadi, unda aniqlanishi kerak bo'lgan modda yaxshi eriydi, aralashmaning boshqa tarkibiy qismlari deyarli erimaydi. Ekstraksiya usullarining afzalliklari:

soddaligi

mavjudligi

tanlanganlik

katta va past konsentratsiyalar bilan ishlash qobiliyati

o'tkazish tezligi

uskunalarning arzonligi va boshqalar.

a (org) va a (aq) - bu A moddaning organik va suvli fazalardagi muvozanat faoliyati. Bunday holda P ning qiymati chaqiriladi   tarqatish doimiy  (haqiqiy termodinamik), u ma'lum bir tizim uchun doimiy haroratda o'zgarmasdir.

Faoliyat kontsentratsiya bo'yicha faoliyat koeffitsientining mahsulotiga teng ekanligini hisobga olsak

P P, to'yingan organik moddalar suvli eritmadan organik fazaga chiqariladi.

Ushbu tenglamalardan kelib chiqadigan narsa shuki, ekstraksiya usuli moddani muvozanat sharoitida suvli fazadan organik tarkibga to'liq ajratib ololmaydi, chunki suvli fazadagi moddaning muvozanat kontsentratsiyasi 0 dan farq qiladi.

39. Ekstraksiya muvozanati. Tarqatish doimiyi, tarqatish koeffitsienti. Qazib olish darajasi. Ikki moddaning ajralish omili. Ikki moddani ajratish shartlari.

A moddaning doimiy haroratda ikki kontaktli suyuqlik organik va suvli fazalari o'rtasida tarqalishini ko'rib chiqing: A (aq) ↔ A (org). Bu muvozanat P ga teng bo'lgan doimiy muvozanat bilan tavsiflanadi

a (org) va a (aq) - bu A moddaning organik va suvli fazalardagi muvozanat faoliyati. Bunday holda P ning qiymati chaqiriladi   tarqatish doimiy  (haqiqiy termodinamik), ma'lum bir tizim uchun u doimiy haroratda bo'ladi, chunki aktivlik kontsentratsiyaning faollik koeffitsientiga teng ekanligini hisobga olsak.

Agar A moddaning kimyoviy tabiati ham suyuq fazada va ham bir xil bo'lsa

Ushbu formulalar Nernst taqsimot qonunini aks ettiradi. Doimiy P  taqsimlanadigan moddaning tabiati va suyuq fazalar va haroratga bog'liq. Ko'proq P, to'yingan organik moddalar suvli eritmadan organik fazaga chiqariladi. Ushbu tenglamalardan kelib chiqadigan narsa shuki, ekstraksiya usuli moddani muvozanat sharoitida suvli fazadan organik tarkibga to'liq ajratib ololmaydi, chunki suvli fazadagi moddaning muvozanat kontsentratsiyasi 0 dan farq qiladi.

Ko'pgina moddalar turli xil kimyoviy shakllardagi suyuqlik bilan organik va suvli fazalarni tutashtirib bo'lmaydigan holatlarda uchraydi. Masalan, suvli eritmadagi kuchsiz organik kislotalar qisman ionlangan holatda bo'ladi, ya'ni. suvli eritmada ikkita shakl mavjud - molekulalar va kuchsiz kislotaning anionlari. Organik fazada vodorod aloqalarining shakllanishi tufayli kislota molekulalarining dimerizatsiyasi mumkin, ya'ni. organik fazada kislotaning ikkita kimyoviy shakli mavjud - monomer va dimer. Bunday hollarda (va ular juda keng tarqalgan) taqsimlanadigan moddaning turli shakllarining umumiy mavjudligi D taqsimlash koeffitsientini kiritish orqali hisobga olinadi (taqsimot koeffitsientining boshqa harflari ham mavjud):

bu erda organikdagi muvozanat kontsentratsiyasining yig'indisi S (A / B) \u003d A va B ikkita moddani ajratish mumkin emas. Agar quyidagi ikkita shart bajarilsa, ajratish mumkin:

S(A / B) ≥ 10 4   va D(A) D(B) ≤ 1. Ekstraksiya doimiysi 
Namunadagi tarkibiy qismlarning bir xil bo'lmagan tarqalishi yoki kalibrlashdagi qiyinchiliklar tufayli, ma'lum kompozitsiyaning standart namunalari yo'q bo'lganda, murakkab asboblarni tahlil qilishda bevosita instrumental usullardan foydalanib bo'lmaydi. Bu bir qator sanoat, geologik, biologik materiallar, atrof-muhit ob'ektlari, shuningdek, ba'zi tarkibiy qismlarni mkg / l, ng / g, ng / l darajasida o'z ichiga olgan yuqori tozaligi uchun to'g'ri kelishi mumkin. Bunday holatlarda ular mikrokomponentlarning kontsentratsiyasi va ajralishi, makrokomponentlarning asosiy qismini yoki nopoklik elementlarini ajratishga murojaat qilishadi, so'ngra olingan konsentratni turli xil kimyoviy va instrumental usullar bilan tahlil qilish.

Ajratish va kontsentratsiyalash operatsiyalari ajratilgan tarkibiy qismlarning kimyoviy va fizik xususiyatlari - eruvchanligi, sorbsiyasi, qaynashi va sublimatsiya harorati va ajratilgan tarkibiy qismlarning kontsentratsiyalari farqiga asoslangan bir xil jarayonlar va usullarga asoslangan.

Ajratish  - bu birlamchi aralashmani tashkil etadigan va konsentratsiyasini taqqoslash mumkin bo'lgan tarkibiy qismlar bir-biridan ajratilgan jarayon yoki operatsiya.

  Konsentratsiya  - natijada kontsentratsiyaning nisbati yoki mikro komponentlar soni yoki konsentratsiyaga yoki so'l tarkibiy qismlar soni ortadigan jarayon yoki operatsiya.

Ekstraktsiya - eritmani ikki o'zgarmas faza o'rtasida taqsimlashga asoslangan ajratish va konsentratsiya usuli (odatda amalda bir faza suvli eritma, ikkinchisi - organik erituvchi). Ekstraksiya usulining asosiy afzalliklari:

1) ajratishning selektivligini o'zgartirish imkoniyati

2) turli konsentratsiya darajalaridagi analitiklar bilan ishlash qobiliyati;

3) texnologik va apparat dizayni qulayligi;

4) uzluksiz jarayon, avtomatlashtirish imkoniyati;

5) yuqori ishlash.

Moddalarni ajratib olish uchun ekstraksiya usullari ba'zi sanoat va tabiiy ob'ektlarning tarkibiy qismlarini tahlil qilishda keng qo'llaniladi. Ekstraksiya etarlicha tez amalga oshiriladi, yuqori ajratish va konsentratsiya samaradorligiga erishgan holda, turli xil tahlil usullariga osongina mos keladi. Ko'pgina analitik usulda qazib olish usullari muhim texnologik qazib olish jarayonlarining prototiplariga aylandi, ayniqsa yadro energetikasida.

Ekstraksiya usulining asosiy shartlari:

ekstraktor boshqa tarkibiy qismlarga ega bo'lmagan yoki tarkibida bo'lmagan organik erituvchi va suvli fazadan chiqaruvchi modda;

qazib olish komponenti  - qazib olinadigan tarkibiy qism bilan murakkab yoki tuz hosil qiluvchi reaktiv;

ingichka  - ekstraktorning fizikaviy (zichligi, yopishqoqligi va boshqalar) yoki ekstraktsiya (masalan, selektivlik) xususiyatlarini yaxshilash uchun ishlatiladigan inert (organik) erituvchi. Inertiya qaytariladigan modda bilan birikmalar hosil qila olmaslik tushuniladi.

ekstrakti  - suvli fazadan olingan moddadan iborat ajratilgan organik faza;

reekstratsiya  - ekstraktdan moddani suvli fazaga teskari olish jarayoni;

qirqish vositasi  - ekstraktdan moddani olish uchun ishlatiladigan eritma (odatda suvli yoki faqat suv);

qaytarib oling- qayta ekstraktsiya natijasida ekstraktdan olingan modda bo'lgan ajratilgan faza (odatda suvli);

  tuzlash  - suvli fazada olinadigan birikmalar hosil bo'lishiga hissa qo'shadigan elektrolit (tuzlovchi moddalar) qo'shib, modda olishni yaxshilash.

Ekstraksiya tizimlarining turlari

Suyuq suyuqlik qazib olishni amalga oshirishda ekstraktsiya tizimlarining bir nechta turlarini ajratish mumkin.

I tipdagi ekstraksiya tizimlari. Ushbu ekstraksiya tizimlarida organik erituvchilar yoki ularning aralashmalari organik faza sifatida ishlatiladi, suvli faza sifatida suv yoki tuzlarning suvli eritmalari ishlatiladi. Bunday ekstraksiya tizimlaridan keng foydalanish suvning hal qiluvchi sifatida arzonligi, uning ko'plab organik erituvchilar bilan cheklanganligi va ko'p hollarda qazib olinishi kerak bo'lgan ob'ekt dastlab suvli eritmada bo'lishi yoki namunani tayyorlash paytida suvda eriydigan holatga o'tkazilishi bilan izohlanadi. .

Ba'zi hollarda, I tipdagi ekstraksiya tizimlari ishlashga yaroqsiz, bu holda II tipdagi ekstraksiya tizimlari qo'llaniladi.

II tipdagi ekstraksiya tizimlari. Ushbu ekstraksiya tizimlarida poliferli faza sifatida alifatik uglevodorod ishlatiladi, ikkinchi faza esa qutbli organik erituvchidir, yoki uning suvli eritmasi yoki qutbli organik erituvchidagi rux galit eritmasi. Qoida tariqasida qaynatilgan uglevodorodlar, xususan, geksan, hetenan, oktan, siklogeksan yoki neft efiri alifatik uglevodorod sifatida ishlatiladi.

Ekstraksiya tizimida erituvchilarni tanlashda muhim mezon ekstraksiya fazalarining cheklangan noto'g'ri joylashishi hisoblanadi.