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有机合成分离技术--萃取

萃取是从固体或液体混合物中分离所需有机化合物最常用的操作。萃取技术按其方法可分为液-液萃取、液-固萃取、固相萃取等。本文主要以液-液萃取为主。

1、基本原理

液-液萃取是通过利用有机化合物在两种不相容(或微溶)的溶剂中的溶解度或分配比不同而分离。以通过有机溶剂从水中萃取有机化合物为例。将含有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。

分配定律

在一定温度、一定压力下,一种物质在两种互不相容得溶剂A、B中的分配浓度之比是一个常数(分配系数K)。

K=cA/cB

有机物质在有机溶剂中的溶解度,一般比在水中的溶解度大,所以可以将它们从水溶液中萃取出来。但是除非分配系数极大,否则用一次萃取是不可能将全部物质移入新的有机相中的。在萃取时,若在水溶液中先加入一定量的电解质(如氯化钠),利用所谓“盐析效应”,以降低有机化合物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度,可提高萃取效果。

萃取次数

当一定量的溶剂从水溶液中萃取有机化合物时,以一次萃取好还是多次萃取好?可以利用下列的推导来说明。

设在体积V的水中溶解度m0的物质,每次用体积S与水不互溶的有机溶剂重复萃取。假如M1为萃取一次后剩留在水中溶解m0的物质,每次用体积S与水不互溶的有机溶剂重复萃取。假如m1为萃取一次后剩留在水溶液中的物质质量,则在水中的浓度和在有机相中浓度分别为m1/V和(m0-m1)/S,两者之比等于K,即:

有机合成分离技术--萃取

令m2为萃取两次后该有机化合物在水中的剩留质量,则有:

有机合成分离技术--萃取

在萃取n次后的剩留量mn应为:

有机合成分离技术--萃取

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KV/(KV+S)恒小于1,所以n越大,mn就越小,即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。

2、溶剂选择

萃取溶剂选择原则

①萃取溶剂与水不溶或几乎不溶;

②溶剂不与混合物中的组分发生不可逆的化学反应;

③被萃取物在溶剂中的溶解度大,而杂质和其他组分在其中的溶解度小;

④萃取溶剂沸点不宜太高,易通过蒸馏等方法方便地从溶质中除去;

⑤溶剂化学稳定、价格便宜、毒性小。

有机合成分离技术--萃取

3、实验操作

① 操作时尽量选用容积较液体体积大一倍以上的分液漏斗;

② 分液漏斗在使用前先检查塞子与旋塞是否渗漏;

③ 萃取剂一般为溶液体积的1/3;

④ 在振荡过程中应注意不断放气,以免导致内部压力过大,使液体喷出;

⑤ 下层液体自旋塞放出,上层液体从分液漏斗的上口倒出;

⑥ 当分层难以判断时,为了弄清哪一层是水溶液,可任取其中一层的小量液体,置于试管中,并滴加少量自来水,若分为两层,说明该液体为有机相,若加水后不分层,则是水溶液。

有机合成分离技术--萃取

在萃取时,常常会产生乳化现象,用来破坏破乳的方法有:

① 加入几毫升饱和的氯化钠食盐水利用“盐析效应”,增强水层的离子性,有利于有机物进入有机相,同时增加了水相的相对密度;

② 对乳化溶液进行过滤处理,通过置有玻璃棉或助滤剂(硅藻土)的漏斗,进行减压过滤,直接过滤,絮状物或胶体物质会使滤纸孔发生堵塞;

③ 若因碱性而产生乳化,可加入少量稀硫酸;

④ 用滴管在乳化界面加入几滴破乳剂,如乙醇、磺化蓖麻油等;

⑤ 利用离心机离心,或将乳化液转入锥形瓶置于超声波清洗仪中振荡;

⑥ 长时间静置。

(责任编辑:化学自习室)
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