Методы экстракции в исследовании равновесий

Экстракция.

Экстракцией называют процесс распределения растворен­ного вещества между двумя несмешивающимися жидкими фа­зами и основанное на этом выделение и разделение веществ.

Процесс экстракции характеризуют следующими основными величинами;

константа экстракции Кекс — константа равновесия реакции экстракции;

константа распределения Р — отношение концентрации ве­щества в строго определенной форме в органической фазе к его концентрации в той же форме в водной фазе в условиях равно­весия;

коэффициент распределения Е — отношение аналитической (общей) концентрации вещества в органической фазе к его ана­литической концентрации в водной фазе (обычно в условиях равновесия);

степень извлечения R — доля экстрагированного в фазу орга­нического растворителя вещества от общего количества веще­ства при данных условиях в процентах;

фактор разделения S — отношение коэффициентов распреде­ления двух разделяемых элементов.

Разделение веществ методом экстракции основано на раз­личной растворимости их в несмешивающихся растворителях. Если какое-либо вещество способно растворяться (не диссоции­руя и не ассоциируя при этом) в двух несмешивающихся растворителях, например в воде и в каком-нибудь органическом растворителе, то оно распределяется между этими двумя растворителями и устанавливается равновесие:

Авода↔Ар-тель

По закону распределения, если распределяемое вещество в обеих фазах находится в одной и той же форме, то концентра­ции его в этих фазах связаны зависимостью:

[Ар-тель]/[ Авода] = E

где Е - коэффициент распределения.

Коэффициент распределения зависят от температуры, свойств вещества и свойств фаз. Зависимость коэффициента распределения от температуры может быть самой разнообразной. В одних случаях с повышением температуры коэффициент распределения увеличивается — экстрагирование улучшается, в других коэффициент распределения уменьшается — экстрагиро­вание ухудшается.

На экстракцию внутрикомплексных соединений оказывают влияние большие количества солей-электролитов, присутствую­щих в водной фазе. Влияние солей-электролитов на экстрацию внутрикомплексных соединений очень разнообразно — оно за­висит от реагента, природы экстрагируемого соединения, рас­творителя, природы соли.

Большое влияние, особенно на распределение органических комплексных соединений, оказывает кислотность среды.

В ряде случаев на экстракцию существенное влияние оказы­вает природа растворителя. На практике руководствуются в ос­новном следующим: а) растворитель по возможности не должен смешиваться с водой; б) плотность растворителя должна в до­статочной степени отличаться от плотности воды, так чтобы была четкой граница раздела между фазами; в) желательно, чтобы применяемые растворители имели не слишком низкую температуру кипения, так как интенсивное испарение раствори­теля мешает работе; г) растворитель должен быть в достаточно чистом виде.

К числу важных факторов, влияющих на экстракцию внутрикомплексных соединений, относится время контакта фаз. Практически во многих экстракционных системах равновесие достигается не мгновенно. Скорость экстракции зависит от ско­рости химических реакций, протекающих в системе, и от ско­рости массопередачи, т. е. переноса вещества между двумя фазами.

На скорость экстракции влияет также природа металла и реагента, условия экстракции. Изменение их может быть ис­пользовано для повышения избирательности экстракции. В ряде случаев различия в скорости экстракции элементов, присут­ствующих в смеси, настолько велики, что эти различия могут быть использованы для разделения элементов.