Методы экстракции в исследовании равновесий

Применение экстракции для отделения определяемых ионов от ионов, мешающих определению, хорошо сочетается с физико-химическими (фотоколориметрическим, полярографическим и другими) методами определения отделенного иона в экстракте. В некоторых случаях такие определения могут быть проведены непосредственно в самом растворе после экстракции. Например, индий после экстракции его бензолом из раствора, содержащего родамин, может быть, определен в бензольном растворе по опти­ческой плотности при 530 нм. Тантал, извлеченный циклогексаноном из сернокислого раствора, предложено определять спектральным путем в остатке после испарения циклогексанона.

Нередко для дальнейшего определения применяют реэкстрагирование выделенного вещества из органической фазы. В боль­шинстве случаев это осуществляется взбалтыванием органической фазы с кислым раствором или раствором реагентов, разрушаю­щих комплексное соединение, в виде которого данный элемент выделен в органическую фазу. После реэкстрагирования эле­мент в водном растворе может быть определен полярографически или другим физико-химическим методом.

Экстрагирование проводят в делительных воронках, в этих воронках удобно отделять слои жидкостей.

В некоторых случаях, когда коэффициент распределения не­велик, экстракцию проводят несколько раз. При этом каждый раз определенная доля вещества извлекается из водного рас­твора. Порции экстрагента затем объединяют и анализируют.

В большинстве случаев для аналитических целей бывает достаточно 2—3 экстракций. В особо сложных случаях для раз­деления многих компонентов приходится применять многократ­ную противоточную экстракцию. Экстрагирование в сочетании с физико-химическими методами определения в настоящее время широко применяется в практике научно-исследовательских и заводских лабораторий. Применение экстракции позволяет извлекать вещества из очень разбавленных растворов, при этом экстрагируемое вещество количественно выделяется в чистом виде. Кроме того, экстракция дает возможность вы­делять и разделять вещества трудно или вовсе не разделяемые, другими методами.

Предложены способы экстракции большинства элементов и многих классов соединений. В качестве факторов, влияющих на процесс извлечения, широко используют комплексообразование и регулирование рН.

Варьирование условий экстракции открывает широкие воз­можности для аналитического применения ее с целью разделе­ния и отделения различных ионов друг от друга. Здесь указано несколько примеров влияния условий экстракции на ее ре­зультат:

а) алюминий может быть отделен от железа и титана экст­ракцией хлороформом оксихинолятных комплексов этих метал­лов (при рН = 5 в хлороформный слой экстрагируется только оксихинолят алюминия);

б) никель и кобальт могут быть отделены от всех других металлов экстракцией хлороформом их комплексов с α-бензоил-диоксимом в широком интервале рН;

в) медь от многих металлов может быть отделена экстрак­цией гексанолом при рН = 7 в виде комплекса с батокупроионом;

г) титан от железа и алюминия можно отделить экстракцией хлороформом при рН = 5,3 его комплекса с 8-оксихинальдином, от ниобия и -тантала - титан можно отделить экстракцией изоамиловым спиртом из раствора, содержащего тартрат аммония, купферонатного комплекса титана при рН = 5.

Распределение вещества между двумя несмешивающимися жидкостями можно использовать для исследования равновесий комплексообразования. Распределяющимся веществом может быть лнганд или металлсодержащее соединение. Требование, чтобы две жидкие фазы, одной из которых обычно бывает вода или водный раствор, не смешивались, нередко выполняется час­тично. Если взаимная растворимость двух жидкостей значи­тельна, то необходимо учитывать изменение среды и влияние этого изменения на константы комплексообразования. При изу­чении равновесий комплексообразования в водных растворах в качестве второй жидкости используют органический раствори­тель. Экстракцию соединений можно контролировать рядом мето­дов. Наиболее общим является использование радиоактивных изотопов. Этот метод позволяет работать с очень низкими кон­центрациями металлов, что позволяет изучать моноядерные комплексы таких металлов, для которых характерно образова­ние полиядерных комплексов.