Методы разделения и концентрирования Лекция 1 1

Методы разделения и концентрирования Лекция 1 1

МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ 1. 2. 3. методика определения недостаточно селективна, а проба содержит компоненты, мешающие определению; методика определения недостаточно чувствительная, а концентрация определяемого компонента ниже предела обнаружения этой методики; определяемые компоненты могут быть неравномерно распределены в пробе (сопрапели в озере). 2

n n Разделение – это процесс, в результате которого компоненты входящие в смесь, отделяются один от другого. Концентрирование – это процесс, в результате которого повышается концентрация микрокомпонента. При концентрировании, вещества присутствующие в малом количестве, либо собираются в меньшем объеме или массе – это абсолютное концентрирование, вещества отделяются от макрокомпонента таким образом, что отношение микрокомпонента к макрокомпоненту (отношение концентраций) повышается - это относительное концентрирование. 3

Групповое выделение n Индивидуальное выделение Разделение и концентрирование имеют много общего, как в теоретическом аспекте, так и в технике исполнения. n 4

Фазовые равновесия 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. классификация методов на основе агрегатного состояния фаз Ж(1)-Ж(2) Ж-Г Ж-Т Г-Ж Г-Тв Тв-Г Тв-Ж Г-Г Тв-Тв 5

Количественные характеристики методов разделения и концентрирования ХI ХII n Константа распределения n Коэффициент распределения 6

n Степень извлечения Коэффициент разделения (χ) χ = Dх / Dх* Однако при этом должно выполняться и дополнительное условие: произведение Dх. Dх* n Коэффициент концентрирования (N) n 7

Экстракция в анализе Экстракция – это процесс распределения растворенного вещества (Х) между двумя несмешивающимися жидкими фазами, используемый для перевода Х из одной фазы в другую. 8

n n n n Преимущества экстракции: универсальность; достаточно высокие коэффициенты концентрирования (102 – 104); высокая селективность, позволяющая разделять близкие по свойствам вещества. возможность проведения процесса при комнатной температуре и атмосферном давлении; простота методик, низкая стоимость оборудования и материалов, малые затраты времени. Недостатки экстракции требует больших трудозатрат, плохо поддается автоматизации, многие экстрагенты токсичны и пожароопасны. 9

n 1. 2. 3. 4. 5. Экстрагент - Растворитель, добавляемый к пробе для осуществления процесса экстракции (обычно органическое вещество) Требования к экстрагентам: растворять определяемое вещество лучше, чем тот раствор, в котором оно находится первоначально; не взаимодействовать и не смешиваться с водой; значительно различаться по плотности от воды. Чем больше различие по плотности тем лучше (чтобы разделение фаз проходило быстрее); не вступать в побочные реакции с определяемым компанентом; быть нелетучим, нетоксичным, дешевым, без резкого запаха, не горючим, не взрывоопасным и т. п. 10

Экстракционный реагент - Это вещество, которое добавляют к пробе для перевода определяемого соединения в хорошо экстрагирующееся соединение Требования к экстракционным реагентам: 1. образование прочных нейтральных соединений с определяемыми веществами; 2. отсутствие побочных реакций с водой или экстрагентом; 3. хорошая растворимость в одной из фаз; 4. реакция должна проходить быстро, чтобы потом быстро устанавливалось равновесие; 5. недорогой, нетоксичный, без резкого запаха и т. д. n 11

n n n Разбавители - Это инертные органические растворители, применяемые для улучшения физических и экстракционных свойств экстрагента. Экстракт - Это органическая фаза, отделенная от водной фазы и содержащая экстрагированное соединение. Реэкстракция - Перевод вещества из органической фазы в водную фазу называют реэкстракцией, а раствор, используемый для реэкстракции - реэкстрагентом 12

13

Техника проведения экстракции Экстрагирование можно вести разными способами: n однократная экстракция; n периодическая экстракция; n непрерывная экстракция. 14

Использование экстракции 1. 2. 3. 4. 5. Как метод группового концентрирования. Регулируя условия экстракции, и прежде всего значение р. Н раствора, можно даже при использовании вышеприведенных универсальных экстракционных реагентов добиться белее или менее селективного выделения одного определенного микрокомпонента из смеси. Как метод очистки химических реактивов, воды, посуды от следов веществ, которые затем придется определять. Способ убрать мешающие ионы, в том числе и основной компонент анализируемой пробы. Может быть использована не только как метод разделения веществ, но и как метод количественного определения. 15

Пьер Эжен Марселен Бертло, Вальтер-Фридрих-Герман Нернст 16

Экстракционное равновесие n КD - константа распределения n Коэффициент распределения (D) n степень извлечения (R) 17

1. 2. 3. При неизменном объеме экстрагента и постоянной величине D увеличение объема водной фазы должно снижать степень извлечения Х. Чтобы повысить степень извлечения Х, надо увеличивать объем экстрагента. При увеличении D величина R стремится к единице 18

Кинетика экстракции Достижение равновесия включает два процесса: 1. Образование экстрагируемых соединений Х (в том числе разрушение одних и образование других сольватов); 2. Перенос Х из одной фазы в другую. R, % 1 100 2 3 50 0 2 4 6 Время, мин 1 -р. Н=1, 0; 2 - р. Н=3, 5; 3 - р. Н=6, 0 19

Закономерности периодической экстракции n Rm = 1 - (1 – R)m 20

Экстракционное разделение микропримесей 1. Подбор селективного экстрагента (растворителя). 2. Подбор селективного экстракционного реагента. 3. Подбор р. Н. 4. Маскирование 5. Неравновесная экстракция 21