Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Ионные равновесия в водных растворах

Таланов В. М., Житный Г. М.,

2.3.2. Экстракция неионизированных веществ

Обычно экстракцию проводят с помощью делительной воронки, куда заливают водный раствор вещества А, к которому добавляют необходимый объем органического растворителя, делительную воронку энергично встряхивают несколько раз для того, чтобы ускорить установление равновесия, и после расслоения двух жидких фаз одну фазу отделяют от другой.

Пусть - начальная концентрация вещества в водном растворе; V– объем водного раствора и - объем органического растворителя. Тогда, учитывая, что количество экстрагируемого вещества до и после экстракции остается неизменным, можно записать

(69)

или

, (70)

Разделим равенство (70) на

.

Тогда, вынеся отношение за скобки, имеем:

.

Отсюда доля вещества А, оставшаяся в водном слое после экстракции равна

или .

Степень экстракции R, т.е. отношение между количеством вещества А во всех его формах, извлеченным органическим растворителем, и общим количеством вещества А, которое подверглось экстракции, можно найти, разделив равенство (69) на

.

откуда

.

. (71)

Уравнение (71) показывает, чтостепень экстракции неионизированного вещества тем больше, чем больше коэффициент распределения D и объем органического растворителя V^’.

Расчеты показывают, что например, при экстракции иода из его водного раствора сероуглеродом (для этого случая D=600) в водном растворе останется лишь 0,2% от первоначальной концентрации I₂в водном растворе в том случае, если объемы водного и органического растворов одинаковы, т.е. когда V'/V = 1. Если же для той же цели использовать хлороформ (D=85), то при тех же условиях степень экстракции составит 1,2 %.

Чтобы повысить степень экстракции, часто прибегают к повторной процедуре. Для этого органический слой отделяют от водного и прибавляют к последнему чистый органический растворитель. Иногда для достижения необходимой степени экстракции приходится осуществлять несколько последовательных операций – до тех пор, пока не будет достигнута необходимая степень экстракции, которая для n последовательных операций может быть вычислена по формуле

.

Из выражения (71) непосредственно следует, что для достижения более полного экстрагирования лучше провести несколько операций с небольшими объемами органического растворителя V^’, чем одну, но с большим объемом. Так, например, экстракция иода, растворенного в 100 мл воды в результате двух экстракций с применением в каждой операции 50 мл хлороформа дает степень экстракции 99,95%, а одна экстракции того же количества иода , но с 100 мл хлороформа приводит к 98,8% степени экстракции.