溶剂萃取的基本概念
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高一化学课本萃取知识点化学是一门研究物质组成、性质、结构及其变化规律的科学。
在高一化学的学习过程中,萃取是一个重要的知识点。
本文将从萃取的概念、方法以及应用等方面进行介绍。
一、概念萃取是指利用两个不相溶的溶剂对混合物进行分离的过程。
在这个过程中,混合物中的主要成分会被选择性地溶解到一个溶剂中,从而实现分离的目的。
二、方法1. 液液萃取液液萃取是利用溶解度差异实现分离的一种方法。
常见的液液萃取方法有振荡漏斗法、槽式液液萃取法和逐次萃取法等。
在振荡漏斗法中,我们需要将混合物与溶剂一起加入到振荡漏斗中,通过震荡使两相充分接触,从而实现分离。
2. 溶剂萃取溶剂萃取是指利用溶解度差异将混合物中所需分离的成分溶解到一个溶剂中,从而达到分离的目的。
常见的溶剂萃取方法有有机溶剂萃取和水相萃取等。
有机溶剂萃取常用于有机合成中,而水相萃取则常用于环境监测等领域。
三、应用1. 分离纯品萃取常用于分离纯品。
通过选择合适的溶剂和分离方法,可以将混合物中所需的目标物质从其他混杂物中分离出来。
这在化工生产和药物制备中尤为常见。
2. 去除有害物质在环境保护和食品安全领域,萃取也是一种常用的方法。
通过萃取可以去除水中的重金属离子、有机污染物等有害物质,净化水源,保障人民的生活安全。
3. 提取天然产物萃取也常用于提取天然产物。
例如,从植物中提取药用成分,或从海水中提取有用的矿物质等。
这不仅可以满足人们对天然产物的需求,还可以为药物研发和化工生产提供原料。
4. 回收利用在化工生产的过程中,萃取还可以用于废物的回收利用。
通过选择合适的溶剂和条件,可以将废物中的有用物质提取出来,实现资源的再利用,减少对环境的污染。
综上所述,萃取作为化学领域中的一项重要技术,具有广泛的应用前景。
通过学习化学课本中有关萃取的知识点,我们可以了解到不同的萃取方法及其应用,为将来的学习和实践提供了基础。
希望同学们在学习化学的过程中,能够深入理解萃取知识,将其运用到实际问题中,不断提高解决问题的能力。
10 溶剂萃取法在液体混合物溶液中加入某种溶剂,使溶液中的组分得到全部或部分分离的过程称为萃取。
溶剂萃取法是从稀溶液中提取物质的一种有效方法。
广泛地应用于冶金和化工行业中。
在黄金行业中,用溶剂萃取法提取纯金、银已有许多研究[1~3],在国外,其成熟技术已经工业应用多年。
用萃取法从含氰废水中提取铜、锌的研究也多有报导[5~6]。
在我国,直到1997年才由清华大学和山东省莱州黄金冶炼厂合作完成了萃取法从氰化贫液中分离铜的工业试验,取得了较好的效果。
9.1 溶剂萃取法的基本原理溶剂萃取法也称液—液萃取法,简称萃取法。
萃取法由有机相和水相相互混合,水相中要分离出的物质进入有机相后,再靠两相质量密度不同将两相分开。
有机相一般由三种物质组成,即萃取剂、稀释剂、溶剂。
有时还要在萃取剂中加入一些调节剂,以使萃取剂的性能更好。
从氰化物溶液中萃取有色金属氰络物一般用高分子有机胺类,如氯化三烷基甲胺(N 263)、稀释剂为高碳醇、溶剂是磺化煤油。
水相即是要处理的废水。
与吸收操作相似,萃取法以相际平衡为过程极限。
这与离子交换法和液膜法也是相近的。
但离子交换法使用固体离子交换树脂做吸收物质;而液膜法使用的是油包水(碱溶液用于吸收氰化氢)组成的吸收物质。
萃取法所用的吸收剂均由有机物组成,其质量密度一定要与水溶液或称萃取原料液有相当大的差别,以使两相靠重力就能较容易地分离开,有机相还要有较高的沸点,以保证有机物在使用过程中不至于损失太大。
萃取过程是一个传质过程,溶质从水相传递到有机相中,直到平衡。
因此要求萃取设备能充分地使水相中的物质在较短时间内扩散到有机相中,而且要求有机相的粘度不要过大,以免被吸收物质在有机相内产生较大浓度梯度而阻碍吸收进程。
萃取过程得到的富集了水相中某种物质或几种物质的有机相叫萃取相。
经过萃取分离出某种物质或几种物质的水相叫萃余液。
通过反萃将萃取相的被萃取物分离出去才能使有机相循环使用。
对于含铜氰络离子的萃取相,可用烧碱溶液将铜络离子从萃取相中反萃出来,得到含铜氰络合物浓度极高的溶液。
溶剂萃取的基本概念
1、萃取和反萃取
萃取是指某些金属离子从水溶液中转移到不与水相混溶的有机溶剂中的过程,这个过程就叫萃取过程。
反萃取是指把萃取到有机溶剂中的物质转移到水溶液中的过程,它是萃取的逆过程。
用来萃取的有机溶剂叫萃取剂,用来反萃取的水溶值叫反萃剂。
大部分金属盐类一般都易溶于水而难溶于有机溶剂。
要使金属离子转移到有机溶剂中去,必须选择一种合适的萃取剂将围绕在金属离子周围的水分子全都或部分除去,而生成一种不带电荷的非极性或弱极性的化合物,才能够易溶于有机溶剂而难溶于水,这样被萃入有机相的化合物称为萃合物。
萃取和反萃取,是一个相反的过程,为了使金属离子被萃取到有机溶剂中必须创造一定的条件,使金属离子与萃取剂结合生成一种难溶于水而易溶于有机溶剂的萃合物。
条件破坏了,萃取过程就不能进行。
要使被萃物在有机相中能反萃取下来,就必须破坏金属离子的萃合物,促使萃取向反萃取方面转化,为了达到反萃取的目的通常是利用改变体系组分的条件(如酸度等)。
但是必须指出在萃取过程中,绝对萃取和绝对不萃取是不是存在的,只是在一定的条件下,有的易被萃取,有的不易被萃取,有的萃取的多些,有的萃取少些。
为了要达到尽可能的完全分离,提高产品的纯度,往往对萃取后
的有机相进行洗涤,因为同样的条件下,被萃取能力强的反萃取程度小,被萃取能力差的反萃取程度大,所以用控制洗涤的条件,使被萃入有机相中的少量的杂质(难萃组分)优先被反萃取下来,从而提高了有机相中被萃物的纯度,所以洗涤过程实质就是杂质的反萃取过程。
洗涤:是指洗去萃取后有机相中的难萃取组分而使易萃取组分进一步富集的过程叫洗涤(或叫萃洗)。
2、相:有机相与水相、相比、级数
(1)相:凡是一个物质体系的均匀部分,有机界面,可以和其他部分分开的叫作相。
(2)有机溶剂称之为有机相,可用“O”表示
水溶液称之为水相,可用“A”表示
(3)相比:是在萃取过程中有机相的体积和水相体积之间的比,相比用“O/A”表示
(4)级数:萃取时水相和有机相接触,达不到平衡时所需要的萃取次数。
3、萃取平衡和分配定律
(1)萃取平衡
当被萃物从水相到有机相转入水相的速度相等时,萃取体系在该条件下便处于平衡状态,如条件改变,原来的平衡被破坏,引起被了萃物从一相转移到另一相,直至建立新的平衡,达到平衡后,被萃物在有机相和水相中都有一定是浓度。
(2)大量的实践认明:如果被萃物在互不相溶的两相中具有同样的结构形态,那么在一定的温度下,尽管在两相中被萃取的总量相应的在改变,但被萃取物在两相中的比为一定值,物质在有机相和水相之间的这种分配规律称为分配定律。
分配定律只适用于低浓度及没有任何化学作用的理想溶液的萃取体系,一句话来说就是:在一定温度下,如果一种物质溶解在两种不相溶的液体中,成平衡状态,则该物质在两相的浓度之比为常数
[A]有/[A]水=K(分配常数)
由于分配常数只适用于低浓度的,没有任何化学反应的理想溶液的萃取体系,但是,实际情况是大多数无机物的萃取过程都伴随着化学反应,因而在水相中和有机相分子的状态不同,因此,分配定律不能适用于大多数实际的萃取过程。
4、分配比、萃取率和分离常数
(1)分配比
在萃取的实际过程中,物质在两相中常发生离解和缔合现象,并在萃取过程中发生化学反应生成缔合物。
因此,分配定律不能适用。
但实践可以知道物质A在两相中分配达到平衡时的总浓度比值,这个比值称为分配比
D=物质A在有机相的浓度/物质A在水相中的浓度={[A1]0+[A2]0…
[A i]0}/{[A1]a+[A2]a…[A i]a}
分配比D表示萃取体系达到平衡后,被萃物在两相中实际分配情
况。
因而有很大的实际意义,在比较简单的体系里,分配的物质只有一种,并且在两相中分子形态相同,因此,分配比就是分配常数。
但在一般的情况下,分配比不是一个常数,他随着被萃物的浓度,其他物质的存在,溶值的酸度,萃取剂的浓度、稀释剂的性质等条件不同而改变。
由分配的意义可以看出:只要D>0,物质便可萃取进入有机相,D>1则表示经过萃取,被萃物在有机相的浓度比水相浓度大,即被萃物可以在有机相中浓集。
D越大表示被萃物在有机相中的浓度愈大,或在水相中的浓度越低。
所以说,分配比是表示物质可萃性的基本量,它随着物质和条件不同而改变。
但是,只知道某些物质被萃到有机相的难易程度是不够的,因为溶剂萃取不仅是要把某些物质萃取到有机相中,更主要的是要将各种物质分离开,为了表示两种物质彼此分离的难易程度通常用分离因数表示。
(2)分离因数
分离因数β
分离因数是指在一定的条件下进行萃取分离时,按分离的两种物质的分配比的比值
β=D1/D2
β是分离因数 D1物质1的分配比D2物质2的分配比
(1)当β等于1时 D1=D2,两种物质分配比相同,说明萃取时两种物
质的相对量不发生变化,用萃取法不能将它的分离
(2)当β不等于1时,两种物质分配比不同,若
a D1>D2物质1在有机相中富集,物质2在水相中富集
b D1<D2物质2在有机相中富集,物质1在水相中富集
在有机相中富集的,我们叫易萃物(或者叫易萃组分),在水相富集的我们叫难萃物(或者叫难萃组分)
β的数值与1相差越大,二者就越容易到分离。
(3)萃取率
所谓萃取率是指在溶剂萃取过程中,被萃物在有机相中的量占被萃物总量百分数称为萃取率
E%=[M0/(M0+M A)]*100%
式中:M0-达到平衡后,被萃物在有机相的量
M A-达到平衡后,被萃物在水相的量
也可以写成
E=[C0V0/(C0V0+C A V A)]*100%
C0有机相中的总浓度 C A水相中的总浓度
V0有机相体积 V A水相体积
由于 D=C0/C A
所以 E=D/(D+V A/V0)又V0/V A=R
因此 E=D/(D+1/R)
上式表示了萃取率与分配比,相比之间的关系,当相比一定时,E随着D的增大而增大。
它还表明在一次萃取后,物质的萃取率和两
相体积有关,R愈小E愈小,R愈大E愈大,所以,有时为了提高萃取率就需要用较大的有机相体积。
5、萃取容量(饱和容量)
一定温度时,被萃物在有机相(一定组成)中的量是有一定限度的,达到了这个限度时,虽然水相中的金属离子的浓度继续升高,但有机物的萃合物浓度却不能再增加,这时有机相中被萃物质浓度称为该组分的有机相的萃取容量或饱和容量。
6、萃取体系的组成部分
(1)被萃物:是指先溶于有机相,后来被有机相萃取过去的物质,萃取分层后的水相称为萃余值。
(2)萃取剂:是指能和萃取物结合生成萃合物溶于有机相的有机化合物
(3)萃合物:是指萃取剂与被萃物生成能溶于机相的化合物,称为萃合物、
(4)稀释剂:是指在萃取过程中不发生化学变化的有机溶剂(如煤油),它的作用是改变萃取剂的物理性能(如比重、粘度)使两相易于分层,调整萃取剂的萃取能力,
(5)反萃剂:是指能够被有机相萃合物的结构,生成易溶于水相的化合物或生成既不溶于水也不溶于有机的沉淀,而使被萃物从有机相中脱离的试剂,有时纯水也要用反萃剂。
萃取比E:
在萃取体系达到平衡后,被萃金属在有机相中的总量和水相中总
量之比为萃取比
E=被萃物在有机相的总量/被萃物在水相中的总量=VY/LX=R*D 式中V/L=相比用R表示
Y/X=分配比用D表示。