¿Cuáles son los métodos de extracción más utilizados?

Descripción general

[Editar este párrafo]

La extracción es una operación unitaria que utiliza las diferentes solubilidades de los componentes del sistema para separar la mezcla. Según el principio de miscibilidad, existen dos métodos de extracción:

La extracción líquido-líquido utiliza un disolvente seleccionado para separar un determinado componente en una mezcla líquida. El disolvente debe ser incompatible con el líquido de la mezcla extraída, y existen. opciones Tiene buena solubilidad, buena estabilidad térmica y estabilidad química, y baja toxicidad y corrosividad. Por ejemplo, el benceno se utiliza para separar fenoles en el alquitrán de hulla; los disolventes orgánicos se utilizan para separar olefinas en fracciones de petróleo; el CCl4 se utiliza para extraer Br2 en agua. disolventes para separar componentes de mezclas sólidas, como la lixiviación de azúcares de la remolacha con agua; la lixiviación del aceite de soja de la soja con alcohol para aumentar el rendimiento del aceite; la lixiviación de ingredientes activos de la medicina tradicional china con agua para preparar un extracto líquido se denomina "filtración" o "lixiviación". ".

Aunque la extracción se utiliza a menudo en experimentos químicos, su proceso de operación no provoca cambios en la composición química de las sustancias extraídas (ni reacciones químicas), por lo que la operación de extracción es un proceso físico.

La extracción es uno de los métodos utilizados en los laboratorios de química orgánica para purificar y depurar compuestos. Mediante extracción, el compuesto deseado se puede extraer de una mezcla sólida o líquida. Aquí presentamos la extracción líquido-líquido de uso común.

Principios básicos

[Editar este párrafo]

Usar la solubilidad o coeficiente de distribución de un compuesto en dos disolventes mutuamente inmiscibles (o ligeramente solubles) Diferente, transferencia compuestos de un disolvente a otro. Después de repetidas extracciones, se extraen la mayoría de los compuestos.

La ley de distribución es la base principal de la teoría de los métodos de extracción. Las sustancias tienen diferentes solubilidades en diferentes disolventes. Al mismo tiempo, cuando se agrega una determinada sustancia soluble a dos solventes mutuamente inmiscibles, se puede disolver en los dos solventes respectivamente. Los experimentos han demostrado que a una determinada temperatura, el compuesto no se descompone con los dos solventes durante la electrólisis. asociación y solvatación, la proporción de este compuesto en las dos capas líquidas es un valor constante. Esto es cierto independientemente de la cantidad de sustancia añadida. Exprésalo con una fórmula.

CA/CB=K

CA.CB representan respectivamente la concentración de un compuesto en dos disolventes mutuamente inmiscibles. K es una constante llamada "coeficiente de partición".

Los compuestos orgánicos son generalmente más solubles en disolventes orgánicos que en agua. El uso de disolventes orgánicos para extraer compuestos disueltos en agua es un ejemplo típico de extracción. Durante la extracción, si se añade una cierta cantidad de electrolito (como cloruro de sodio) a la solución acuosa y se utiliza el "efecto de sal" para reducir la solubilidad de la materia orgánica y el disolvente de extracción en la solución acuosa, el efecto de extracción a menudo puede disminuir. ser mejorado.

Para extraer completamente los compuestos necesarios de la solución, normalmente una extracción no es suficiente y la extracción debe repetirse varias veces. Utilizando la relación de la ley de distribución, se puede calcular la cantidad restante del compuesto después de la extracción.

Supongamos: V es el volumen de la solución original

w0 es la cantidad total del compuesto antes de la extracción

w1 es la cantidad restante del compuesto después de la extracción. una extracción

w2 es la cantidad restante del compuesto después de la segunda extracción

w3 es la cantidad restante del compuesto después de n extracciones

S es el volumen de la solución de extracción

Después de una extracción, la concentración del compuesto en la solución original es w1/V mientras que la concentración del compuesto en el disolvente de extracción es (w0-w1)/S; entre los dos es igual a K, es decir:

w1 /V =K w1=w0 KV

(w0-w1)/S KV+S

De manera similar, después de la extracción secundaria, hay

w2/V =K, es decir,

(w1-w2)/S

w2=w1 KV =w0 KV

KV+S KV+S

Por lo tanto, después de n extracciones:

wn=w0 (KV)

KV+S

Cuando se utiliza una cierta cantidad de disolvente, se espera que cuanto menos quede en el agua, mejor. La fórmula anterior KV/(KV+S) es siempre menor que 1, por lo que cuanto mayor es n, menor es wn. En otras palabras, es mejor dividir el solvente varias veces para extracciones múltiples que usar toda la cantidad de solvente para una extracción.

Sin embargo, cabe señalar que la fórmula anterior se aplica a disolventes que son casi inmiscibles con agua, como el benceno, el tetracloruro de carbono, etc. Para disolventes como el éter que son miscibles con agua en pequeñas cantidades, la fórmula anterior es sólo aproximada. Sin embargo, los resultados esperados todavía se pueden señalar cualitativamente