Определение коэффициента распределения вещества между двумя несмешивающимися или ограниченно смешивающимися растворителями, страница 2

Экстракция - это извлечение растворенноговещества из раствора припомощи другого растворителя (экстрагента), практически не смешивающегося с первым.

Экстракция будет тем эффективнее, чем значительнее коэффициент распределения отличается от единицы в пользу второго растворителя. Так, например, многие органические вещества, коэффициент распределения которых между органическими растворителями и водой много больше единицы, легко и практически полностью извлекаются из водных растворов органическими растворителями, например, эфиром, бензолом, хлороформом.

Коэффициент распределения экстрагируемого вещества можно изменять, добавляя в систему некоторые вещества. Например, органические кислоты и их соли в водных растворах распадаются на ионы. В эфире же растворимы лишь недиссоциированные молекулы. Следовательно, для сдвига распределения органических кислот и их солей в эфире необходимо понизить степень их диссоциации в воде. Это достигается добавлением сильной кислоты к водному раствору органической кислоты или, соответственно, сильного основания к водному раствору соли органической кислоты. Также при добавлении неорганических солей часто повышается активность органических соединений, растворенных в воде (эффект высаливания), а это способствует их извлечению  органическими растворителями, например, эфиром.

Легко показать, что извлечение выгодно вести последовательно несколькими небольшими порциями экстрагента.

Вычислим массу вещества g_n, которая останется в первоначальном растворе после n экстракции одинаковым объемом экстрагента. Пусть масса вещества в исходном растворе равна g₀, а после первой экстракции - g₁; тогда при установлении равновесия между двумя растворителями на основании закона распределения для разбавленных растворов при незначительной диссоциации или ассоциации имеем:

                                                  (15)

где V₁ - объем экстрагируемого раствора, V₂ - объем экстрагента. После несложных преобразований получим.

                                                                 (16)

После второй экстракции

                                                       (17)

где g₂ - масса вещества, оставшегося в растворе после второй

экстракции.

Из выражения (17) получаем

                                      (18)

а после n экстракций         

                                                      (19)

Масса экстрагированного вещества будет равна

                                                   (20)

При экстрагировании общим объёмом nV₂ после однократной экстракции останется масса вещества:

                                         (21)

Сравнивая массу вещества, экстрагированного несколько раз небольшими порциями  экстрагента  (19), и массу вещества, экстрагированного одной большой порцией экстрагента (21), видно, что g₁ больше, чем g₂. То есть для достаточного полного извлечения растворённого вещества экстракцию проводят несколько раз. Более эффективного экстрагировать вещество несколько раз небольшими порциями экстрагента, чем один раз таким же общим объемом