Розчинність рідин у рідинах
Взаємна розчинність рідин мало залежить від тиску від тиску і помітно зростає лише в разі дуже високих тисків.
При взаємному розчиненні рідин спостерігаються:
необмежена розчинність (спирт – вода, вода – оцтова есенція);
практична нерозчинність (бензин – вода, ефір – вода, ртуть ‑ вода);
обмежена розчинність (фенол – вода, анілін – вода).
|
При змішуванні аніліну з водою утворюється двох шарова гетерогенна система: верхній шар – насичений розчин аніліну у воді; нижній шар – насичений розчин води в аніліні; При t=const, в системі – рівновага. При додаванні аніліну (води) збільшується об’єм анілінового (водного) шару, але С=const. Т↑, збільшується взаємна розчинність аніліну і води. В середині кривої – 2-х шарова система; Ззовні кривої – 1 шарова система; т.К – критична температура розчинення (температура, вище якої обидва компоненти суміші починають необмежено розчинятися один в одному); Наприклад, tкрит аніліну і води = 168оС. Застосування tкрит. розч: для проведення аналітичних визначень (відмінність маргарину від масла). Взаємна розчинність рідин з підвищенням температури збільшується доти. Доки буде досягнута температура, за якої обидві рідини змішується в будь-яких співвідношеннях. При додаванні третього компонента (йодид літію) анілін набуває здатності змішуватися з водою у будь-яких співвідношеннях. Пояснюється тим, що йодид літію однаково добре розчиняється у воді та аніліні. |
Крива розшарування аніліну і води (ілюструє взаємну розчинність рідин)
Екстракція – видалення одного або декількох компонентів із розчинів або твердих тіл за допомогою вибіркових розчинників ‑ екстрагентів. При екстракції з твердого тіла існують дві фази – рідка і тверда. При екстракції з рідини обидві фази – рідкі. Екстракція можлива лише при умові тісного контакту фаз між собою.
Метод екстракції базується на тому, що речовина, що екстрагується, розчиняється значно краще в органічному розчиннику, ніж у воді. На відміну від методів осадження екстрагування використовується тільки для відокремлення тієї чи іншої речовини, після чого визначення виконується іншим методом (фотометричним або об’ємним).
|
Визначення йоду. Водний розчин, що містить йодид-іони, обробляють відповідним окисником ‑ виділяється молекулярний йод, який потім відокремлюють за допомогою органічного розчинника (хлороформ СНСІ3, тетрахлорид вуглецю ССІ4, бензол С6Н6). Йод розчиняється в цих розчинниках краще, ніж у воді, легко видаляється. |
|
|
Дві рідини, що не змішуються використовують як селективні розчинники для компонентів суміші: суміш спочатку струшують з двома рідинами, що не змішуються, а потім відокремлюють одну рідину від іншої. Кожний шар декілька разів піддають екстракції з іншим розчинником. |
|
Умови проведення екстракції:
При постійній температурі.
При достатньому розведенні двох розчинів.
Розчинна речовина не повинна реагувати з розчинниками, не повинна дисоціювати в них.
Якщо продуктом є летка або термічна нестійка сполука, то випаровування розчинника повинно проводитися при низькій температурі. Наприклад, діетиловий ефір має температуру кипіння 34,50С і є підходящим розчинником для екстракції, проте його можна застосовувати тільки за умови, що в лабораторії відсутнє відкрите полум’я пальника (самоспалахування).
Повторні екстракції з використанням невеликих порцій розчинника більш ефективні, ніж однократна екстракція великого об’єму розчинника.
Краще використовувати важкі розчинники (хлороформ СНСІ3, тетрахлорид вуглецю ССІ4, бензол С6Н6) так як вони більш зручні у користуванні. Важкий розчинник легше відокремити від водної фази за допомогою ділильної лійки і цей розчинник менше випаровується тому, що більше часу знаходиться під шаром води.
Якщо речовина розчиняється одночасно у двох розчинниках, що перебувають у контакті, то при сталій температурі, незалежно від кількості розчиненої речовини, співвідношення концентрацій цієї речовини між двома розчинниками, що не змішуються, залишається сталим. (Закон розподілу, Нернст, 1890).
Кр
=
,
де Сорг – концентрація речовини в органічному розчиннику;
Сводн – концентрація речовини у водній фазі;
Кр – коефіцієнт розподілу
Висновок: чим краща розчинність речовини в органічному розчиннику, тим менша розчинність цієї речовини за даних умов у воді та більш повним буде відокремлення речовини.
Застосування закону розподілу:
рідинна хроматографія;
концентрування та очищення речовин методом екстракції.
Процес екстракції відбувається в результаті безперервного руху молекул розчинника і розчиненої речовини (з підвищенням температури рух молекул ‑ більш інтенсивний, тим менше часу потрібно для вирівнювання концентрації в усіх точках об’єму, що займає розчин).
Вилучення рідиною з пористого тіла речовин, розчинних в рідині, що заповняє пори, визначається двома взаємно протилежними процесами:
Процес забезпечує підведення речовини з глибинних шарів сировини до поверхні матеріалу.
Перехід цієї речовини з поверхні матеріалу у потік екстрагуючої рідини.
Інтенсивність переходу речовини з поверхні частинки у потік обумовлена різницею концентрацій речовини на поверхні частинки і в потоці рідини.
|
|
|
Колоночна хроматографія (внутрішня хроматограма) |
Елюентна хроматографія |
Екстрактор Сокслета |
