Экстракция как метод разделения и концентрирования веществ

      Ионы, образующиеся при диссоциации солей органических оснований, хорошо гидратируются молекулами воды и слабо сольватируются молекулами органических растворителей. Поэтому соли органических оснований (за небольшим исключением) не экстрагируются органическими растворителями.

      Органические основания являются слабыми электролитами. Степень диссоциации их зависит от рН среды. От прибавления кислот к органическим основаниям они переходят в соли. При этом увеличивается количество ионов и уменьшается количество недиссоциированных молекул, а следовательно, уменьшается степень экстракции этих веществ органическими растворителями. От прибавления щелочей к солям органических оснований уменьшается количество ионов и увеличивается количество недиссоциированных молекул этих оснований. В результате этого в щелочной среде увеличивается степень экстракции органических оснований.

Экстракция амфотерных соединений.

     К числу амфотерных соединений, относятся вещества, в молекулах которых содержится аминный азот и фенольные группы (сальсолин), а также соединения, содержащие аминный азот и карбоксильную группу (аминокислоты). Эти соединения в зависимости от рН среды диссоциируют как основания (в кислой среде) и как кислоты (в щелочной среде). Экстракция амфотерных соединений зависит от рН среды, так как при изменении рН изменяется количество ионов и недиссоциированных молекул амфотерных соединений. Амфотерные соединения, находящиеся в молекулярном состоянии, экстрагируются органическими растворителями. Ионы амфотерных соединений хорошо гидратируются молекулами воды и почти не экстрагируются органическими растворителями.

     Наибольшие количества амфотерных соединений экстрагируются при рН, соответствующем изоэлектрической точке этих веществ. Это объясняется тем, что в изоэлектрической точке молекулы амфотерных соединений не имеют электрического заряда.

. 

. Способы организации процесса экстракции.

     По технике выполнения различают простую (однократную и многократную), непрерывную и противоточную экстракцию. Простую, или периодическую, экстракцию применяют в тех случаях, когда коэффициент распределения отделяемого компонента достаточно велик, а у всех остальных компонентов смеси он значительно меньше. Тогда данный компонент можно перевести из одной фазы в другую в одну или несколько стадий. Если простую экстракцию проводят в обычных делительных воронках, то экстракционные процессы двух других типов осуществляют в специальных многоступенчатых приборах (экстракторах). Непрерывная экстракция с непрерывным актом смешения и расслаивания фаз позволяет разделять соединения с относительно близкими коэффициентами распределения. Еще более эффективен метод противоточной экстракции, осуществляемый с противотоком анализируемого раствора и экстрагента. количественное разделение возможно за счет увеличения числа последовательных экстракций. При этом на каждой отдельной стадии компоненты распределяются между новыми порциями обеих фаз (в отличие от непрерывной экстракции, при которой обновляется только органиче¬ская фаза). 
      Вариантом непрерывной экстоакции является экстракционная хроматография, отличающаяся тем, что одна из жидких фаз неподвижна (закреплена на твердом инертном носителе), а вторая перемещается вдоль нее в определенном направлении. Таким образом, химизм процессов остается экстракционным, а техника исполнения уже типична для хроматографических методов.

Применение  экстракции

     Экстракция органических соединений широко распространена в основном органическом синтезе, нефтехимии и других отраслях химической промышленности.например: разделение смесей углеводородов нефтяных фракций на группы компонентов близкого химического состава (ароматические углеводороды и парафины); извлечение ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилолы) из продуктов каталитического риформинга; очистка смазочных масел; выделение фенолов из фракций каменно-угольной смолы; извлечение из водных растворов органических кислот с последющим их концентрированием (уксусная, акриловая, лимонная кислоты). В химико-фармацевтической и микробиологической отраслях экстракцию используют в производстве лекарственных препаратов - алкалоидов, антибиотиков, витаминов, гормонов.

      В аналитической. химии жидкостную экстракцию применяют с целью селективного извлечения целевых химических элементов из смесей для количественного анализа, а также для определения содержания примесей в исследуемых соединениях, что важно при получении особо чистых веществ. Как метод аналитической химии жидкостную экстракцию отличают высокая избирательность, простота проведения, универсальность (возможность выделения практически любого элемента).

         Экстракцию часто сочетают с другими методами, например хроматографией, соосаждением, дистилляцией.

        Также экстракцию применяют с целью охраны окружающей среды  для очистки сточных вод и выделения из них ценных (например, фенолы, метиленхлорид, хладоны) и токсичных веществ.

Экономические показатели экстракции определяются в основном стоимостью извлекаемого вещества и экстрагента, а также затратами на его регенерацию. Экстракция - один из самых низкоэнергоемких химико-технологических процессов и поэтому может успешно конкурировать с иными массообменными процессами. Другие достоинства экстракции: низкие рабочие температуры; возможность весьма полного разделения азеотропных смесей и смесей близких по свойствам компонентов; эффективность извлечения ценных и токсичных компонентов из разбавленных растворов; возможность сочетания с иными процессами химической технологии, простота аппаратурного оформления и возможность полной автоматизации.

  ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      Проблема разделения смесей и выделения в чистом виде индивидуальных химических соединений имеет огромное практическое значение. В последние десятилетия интерес к этой проблеме усилился в связи с развитием металлургии цветных и редких металлов, полупроводниковой техники. Усовершенствование методов разделения и концентрирования стимулируется также развитием других областей производства, таких, как нефтяная, химическая, фармацевтическая промышленность.

      Основными преимуществами экстракционного метода являются высокая избирательность и чистота разделения, возможность работы как с большими, так и с самыми малыми концентрациями, отсутствие загрязнений продуктов, легкость технологического и аппаратурного оформления, возможность осуществления непрерывного процесса, автоматизации и, наконец, высокая производительность. Эти особенности делают экстракционный метод перспективным для применения в различных отраслях промышленности.

      Области применения  экстракции  быстро расширяются. В настоящее время можно назвать аналитическую химию, радиохимию, ядерную технологию, технологию цветных и редких металлов. Кроме того, необходимо отметить большое значение  экстракции  для препаративных и аналитических целей в научных исследованиях, например при изучении процессов комплексообразования и состояния веществ в растворах. Развитие экстракционных методов достигло такой ступени, что в настоящее время можно экстрагировать любой элемент или разделить любую пару элементов путем применения тех или иных экстракционных систем или выбора соответствующих условий  экстракции . Для прогнозирования экстракционной способности различных соединений используются достижения термодинамики, координационной химии, теории растворов, органической химии. Поэтому изучение экстракционных систем способствует развитию химии в целом 
 

Список  литерктуры

141. Золотов Ю.А., Кузьмин Н.М. Концентрирование микроэлементов. М.: Химия, 1982.

2. Золотов  Ю.А.  Экстракция  в неорганическом анализе. М.: Изд-во МГУ, 1988.

3. http://www.xumuk.ru/toxicchem/34.html

4.    http://ib.komisc.ru/add/old/t/ru/ir/vt/02-57/04.html4.