萃取 也称液—液萃取。 指溶于水相的溶质与有机溶剂接触后, 经过物理或化学作用, 部分或几乎全部转移到有机相的过程。 它是一种分离技术, 主要用于物质的分离和提纯。 这种分离方法具有装置简单、 操作容易的特点, 既能用来分离、 提纯大量的物质, 更适合于微量或痕量物质的分离、 富集, 是分析化学经常使用的分离技术, 也广泛用于原子能、 冶金、电子、 环境保护、 生物化学和医药等领域。 萃 取 萃取是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。 通过萃取, 能从固体或液体混合物中提取出所需要的化合物。 这里介绍常用的液-液萃取。 基本原理: 利用化合物在两种互不相溶(或微溶) 的溶剂中溶解度或分配系数的不同, 使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。 经过反复多次萃取, 将绝大部分的化合物提取出来。 分配定律是萃取方法理论的主要依据, 物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。 同时,在两种互不相溶的溶剂中, 加入某种可溶性的物质时, 它能分别溶解于两种溶剂中, 实验证明, 在一定温度下, 该化合物与此两种溶剂不发生分解、 电解、 缔合和溶剂化等作用时,此化合物在两液层中之比是一个定值。 不论所加物质的量是多少, 都是如此。 用公式表示。 CA/CB=K CA. CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的摩尔浓度。 K 是一个常数, 称为“分配系数” 。 有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。 用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。 在萃取时, 若在水溶液中加入一定量的电解质 (如氯化钠) , 利用“盐析效应” 以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度, 常可提高萃取效果。 要把所需要的化合物从溶液中完全萃取出来, 通常萃取一次是不够的, 必须重复萃取数次。 利用分配定律的关系, 可以算出经过萃取后化合物的剩余量。 设: V 为原溶液的体积 w0为萃取前化合物的总量 w1为萃取一次后化合物的剩余量 w2为萃取二次后化合物的剩余量 w3为萃取 n 次后化合物的剩余量 S 为萃取溶液的体积 经一次萃取, 原溶液中该化合物的浓度为 w1/V; 而萃取溶剂中该化合物的浓度为(w0-w1) /S; 两者之比等于 K, 即: w1/V =K (w0-w1)/S w1=w0 KV KV+S 同理, 经二次萃取后, 则有 w2/V =K 即 (w1-w2)/S w2=w1 KV =w0 KV KV+S KV+S 因此, 经 n 次提取后: wn=w0 ( KV ) KV+S 当用一定量溶剂时, 希望在水中的剩余量越少越好。 而上式 KV/(KV+S) 总是小于 1,所以 n 越大, wn就越小。 也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。 但应该注意, 上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂, 例如苯, 四氯化碳等。而与水有少量互溶地溶剂乙醚等, 上面公式只是近似的。 但还是可以定性地指出预期的结果。 萃取和洗涤 实验原理: 萃取和洗涤是利用物质在不同溶剂中的溶解度不同来进行分离的操作。 萃取和洗涤在原理上是一样的, 只是目的不同。 从混合物中抽取的物质, 如果是我们需要的, 这种操作叫做萃取或提取; 如果是我们不要的, 这种操作叫做洗涤。 萃取是利用物质在两种不互溶(或微溶) 溶剂中溶解度或分配比的不同 来达到分离、 提取或纯化目的的一种操作。 将含有机化合物的水溶液用有机溶剂萃取时, 有机化合物就在两液相间进行分配。 在一定温度下, 此有机化合物在有机相中和在水相中的浓度之比为一常数, 此即所谓“分配定律”。 假如一物质在两液相 A和 B 中的浓度分别为 cA和 cB, 则在一定温度条件下, cA∕ cB=K,K 是一常数, 成为“分配系数”, 它可以近似地看作为此物质在两溶剂中溶解度之比。 设在 Vml 的水中溶解 Wog 的有机物, 每次用 Sml 与水不互溶的有机溶剂(有机物在此溶剂中一般比在水中的溶解度大) 重复萃取: 第一次萃取: 设 V=被萃取溶液的体积(ml), 近似看作与 A 的体积相等(因溶质量不多, 可忽略) Wo=被萃取溶液中溶质的总含量(g) S=萃取时所用溶剂 B 的体积(ml) W1=第一次萃取后溶质在溶剂 A 中的剩余量(g) W2=第二次萃取后溶质在溶剂 A 中的剩余量(g) Wn=经过 n 次萃取后溶质在溶剂 A 中的剩余量(g) 故 Wo-W1=第一次萃取后溶质在溶剂 B 中的含量(g) 故 W1-W2=第二次萃取后溶质在溶剂 B 中的含量(g) 则: 当用一定量的溶剂萃取时, 总是希望在水中的剩余量越少越好。 因为上式中经过n次后的剩余量:Wn=KV + S 具体实例见 P.100-101。 另外一类萃取原理是利用萃取剂能与被萃取物质起化学反应。 这种萃取通常用于从化合物中移去少量杂质或分离混合物。 常用的这类萃取剂如 5%氢氧化钠水溶液, 5%或 10%的碳酸钠、 碳酸氢钠水溶液, 稀盐酸、 稀硫酸及浓硫酸等。 碱性的萃取剂可以从有机相中移出有机酸, 或从溶于有机溶剂的有机化合物中除去酸性杂质(使酸性杂质形成钠盐溶于水中); 稀盐酸及稀硫酸可从混合物中萃取出有机碱性物质或用于除去碱性杂质; 浓硫酸可应用于从饱和烃中除去不饱和烃, 从卤代烷中除去醇及醚等。 KVKV + S恒小于1, 所以n越大, Wn就越小, 也就是说把溶剂分成几份作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。