液液萃取

萃取 也称液—液萃取。指溶于水相的溶质与有机溶剂接触后，经过物理或化学作用，部分或几乎全部转移到有机相的过程。它是一种分离技术，主要用于物质的分离和提纯。这种分离方法具有装置简单、操作容易的特点，既能用来分离、提纯大量的物质，更适合于微量或痕量物质的分离、富集，是分析化学经常使用的分离技术，也广泛用于原子能、冶金、电子、环境保护、生物化学和医药等领域。 萃    取 萃取是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。通过萃取，能从固体或液体混合物中提取出所需要的化合物。这里介绍常用的液－液萃取。 基本原理: 利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。 分配定律是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。同时，在两种互不相溶的溶剂中，加入某种可溶性的物质时，它能分别溶解于两种溶剂中，实验证明，在一定温度下，该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时，此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少，都是如此。用公式表示。 CA/CB=K CA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的摩尔浓度。K是一个常数，称为“分配系数”。 有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。在萃取时，若在水溶液中加入一定量的电解质（如氯化钠），利用“盐析效应”以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度，常可提高萃取效果。 要把所需要的化合物从溶液中完全萃取出来，通常萃取一次是不够的，必须重复萃取数次。利用分配定律的关系，可以算出经过萃取后化合物的剩余量。 设：V为原溶液的体积 w0为萃取前化合物的总量 w1为萃取一次后化合物的剩余量 w2为萃取二次后化合物的剩余量 w3为萃取n次后化合物的剩余量 S为萃取溶液的体积 经一次萃取，原溶液中该化合物的浓度为w1/V；而萃取溶剂中该化合物的浓度为(w0-w1)/S；两者之比等于K，即： w1/V =K w1=w0 KV (w0-w1)/S KV+S 同理，经二次萃取后，则有 w2/V =K 即   (w1-w2)/S   w2=w1 KV =w0 KV         KV+S KV+S   因此，经n次提取后: wn=w0 ( KV )     KV+S                             当用一定量溶剂时，希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/(KV+S)总是小于1，所以n越大，wn就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。但应该注意，上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂，例如苯，四氯化碳等。而与水有少量互溶地溶剂乙醚等，上面公式只是近似的。但还是可以定性地指出预期的结果。 萃取和洗涤 实验原理： 萃取和洗涤是利用物质在不同溶剂中的溶解度不同来进行分离的操作。萃取和洗涤在原理上是一样的，只是目的不同。从混合物中抽取的物质，如果是我们需要的，这种操作叫做萃取或提取；如果是我们不要的，这种操作叫做洗涤。 萃取是利用物质在两种不互溶（或微溶）溶剂中溶解度或分配比的不同 来达到分离、提取或纯化目的的一种操作。 将含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。在一定温度下，此有机化合物在有机相中和在水相中的浓度之比为一常数，此即所谓“分配定律”。 假如一物质在两液相A和B中的浓度分别为cA和cB，则在一定温度条件下，cA∕cB=K，K是一常数，成为“分配系数”，它可以近似地看作为此物质在两溶剂中溶解度之比。 设在Vml的水中溶解Wog的有机物，每次用Sml与水不互溶的有机溶剂（有机物在此溶剂中一般比在水中的溶解度大）重复萃取： 第一次萃取： 设V＝被萃取溶液的体积（ml），近似看作与A的体积相等（因溶质量不多，可忽略） Wo=被萃取溶液中溶质的总含量（g） S=萃取时所用溶剂B的体积（ml） W1=第一次萃取后溶质在溶剂A中的剩余量（g） W2=第二次萃取后溶质在溶剂A中的剩余量（g） Wn=经过n次萃取后溶质在溶剂A中的剩余量（g） 故Wo－W1＝第一次萃取后溶质在溶剂B中的含量（g） 故W1－W2＝第二次萃取后溶质在溶剂B中的含量（g） 则： 具体实例见P.100－101。 另外一类萃取原理是利用萃取剂能与被萃取物质起化学反应。这种萃取通常用于从化合物中移去少量杂质或分离混合物。常用的这类萃取剂如5%氢氧化钠水溶液，5%或10%的碳酸钠、碳酸氢钠水溶液，稀盐酸、稀硫酸及浓硫酸等。碱性的萃取剂可以从有机相中移出有机酸，或从溶于有机溶剂的有机化合物中除去酸性杂质（使酸性杂质形成钠盐溶于水中）；稀盐酸及稀硫酸可从混合物中萃取出有机碱性物质或用于除去碱性杂质；浓硫酸可应用于从饱和烃中除去不饱和烃，从卤代烷中除去醇及醚等。 实验仪器及药品： 仪器：分液漏斗、试管 药品：0.01%I2—CCl4溶液、1%KI—H2O溶液 实验操作步骤：（本次实验为间歇多次萃取操作） 一、 多次萃取操作步骤及注意事项（边示范边讲解） 1、 选择容积较液体体积大一倍以上的分液漏斗，把活塞擦干，在活塞上 均匀涂上一层润滑脂（切勿涂得太厚或使润滑脂进入活塞孔中，以免污染萃取液）塞好后再把活塞旋转几圈，使润滑脂均匀分布，看上去透明即可。 2、检查分液漏斗的顶塞与活塞处是否渗漏（用水检验），确认不漏水时方可使用，将其放置在合适的并固定在铁架上的铁圈中，关好活塞。 3、将被萃取液和萃取剂（一般为北萃取液体积的1∕3）依次从上口倒入漏斗中，塞紧顶塞（顶塞不能涂润滑脂）。 4、 取下分液漏斗，用右手手掌顶住漏斗顶塞并握住漏斗颈，左手握住漏 斗活塞处，大拇指压紧活塞，把分液漏斗口略朝下倾斜【见P.101图3.30（1）】并前后振荡：开始振荡要慢，振荡后，使漏斗口仍保持原倾斜状态【见P.101图3.30（2）】，下部支管口指向无人处，左手仍握在活塞支管处，用拇子和食指旋开活塞，释放出漏斗内的蒸气或产生的气体，使内外压力平衡，此操作也称“放气”。如此重复至放气时只有很小压力后，再剧烈振荡2—3min,然后再将漏斗放回铁圈中静置。 5、待两层液体完全分开后，打开顶塞，再将活塞缓缓旋开，下层液体自活塞放出至接受瓶： （1）若萃取剂的比重小于被萃取液的比重，下层液体尽可能放干净，有时两相间可能出现一些絮状物，也应同时放去；然后将上层液体从分液漏斗的上口倒入三角瓶中，切不可从活塞放出，以免被残留的被萃取液污染。再将下层液体到会分液漏斗中，再用新的萃取剂萃取，重复上述操作，萃取次数一般为3—5次。 （2）若萃取剂的比重大于被萃取液的比重，下层液体从活塞放入三角瓶中，但不要将两相间可能出现一些絮状物放出；再从漏斗口加入新萃取剂，重复上述操作，萃取次数一般为3—5次。 6、将所有的萃取液合并，加入过量的干燥剂干燥。 7、然后蒸去溶剂，根据化合物的性质利用蒸馏、重结晶等方法纯化。 ▲  用于破坏乳化的方法见P.102，另外轻轻地旋转漏斗也可加速破乳。 二、连续萃取装置见P.103图3.31。 1、液—液连续萃取【图3.31（1）（2）（3）】 2、液—固连续萃取【图3.31（4）】 本次实验成败关键： 1、 分液漏斗的使用方法正确（包括振摇、“放气”、静置、分液等操作） 2、 准确判断萃取液与被萃取液的上下层关系 安全事项：CCl4蒸气对人体有伤害，请注意安全 1. 以适当溶剂将黄豆中的油溶解并分离的操作称为 (A)吸收 (B)蒸馏 (C)蒸发 (D)溶提 "D" 2. 与液液萃取功能相似的操作是 (A)蒸发 (B)蒸馏 (C)吸收 (D)过滤 B" 3. 对共沸混合物,以下列何种方法分离最经济有效? (A)蒸发 (B)蒸馏 (C)萃取 (D)过滤 "C" 4. 液液萃取之分配系数等于 (A)萃取物溶质浓度／萃余物溶质浓度 (B)萃余物溶剂浓度／萃取物溶质浓度 (C)萃取物溶质浓度／萃余物溶质浓度 (D)萃取物溶质浓度×萃余物溶质浓度 "A" 5. 能自动使溶液和固体的残渣分离的萃取器是 (A)喷淋萃取器 (B)搅拌萃取器 (C)道氏稠厚器 (D)混合沉降槽 "C" 6. 某有机酸对水及乙醚之分配系数在20℃时为0.4,今于100ml的水溶液，含有此有机酸5g ,若以50ml乙醚一次萃取该水溶液, 则水溶液中还剩下有机酸多少克？ (A)1.8 (B)2.2 (C)2.6 (D)3.2  " B" 7. 今有0.1g的苯甲酸溶于50ml的水中,若以50ml的乙醚来萃取,已知苯甲酸在水及乙醚中之K=0.1,则萃余液中含有多少克的苯甲酸? (A)1／110 (B)11／110 (C)1／11 (D)1／10 "A" 8. 当两成分之混合液其相对挥发度α在多少时,以蒸馏法无法分离,而须用萃取法来分离? (A)0＜α＜1 (B)α=1 (C)1＜α＜2 (D)2＜α＜3 "B" 9. 萃取时溶剂对溶质的溶解度,应较稀释剂对溶质的溶解度为 (A)小 (B)相等 (C)大 (D)不一定 "C" 10. 分离沸点相近两种液体之混合液，最好用何种方式 (A)吸收 (B)蒸发 (C)萃取 (D)过滤 "C" 11. 若溶剂之表面张力大，则萃取液与萃余液 (A)分离与分散皆易 (B)分离与分散皆难 (C)分离易，分散难 (D)分离难，分散易 "C" 12. 煎煮中药属于何种操作 (A)结晶 (B)吸收 (C)蒸馏 (D)沥取 "D" 13. 密度相近的两液相 (A)分散易，分离难 (B)分散与分离皆难 (C)分离与分散皆易 (D)分散难，分离易 "A" 14. 在萃取操作中，最重要的为何种接触？ (A)逆流多级 (B)共流多级 (C)逆流微分 (D)共流微分 "A" 15. 萃取操作中，最重要的是 (A)物料前处里 (B)溶剂之选择 (C)操作方法 (D)溶剂之回收 "B" 16. 萃取操作中，包含混合与 (A)结晶 (B)洗条 (C)分离 (D)蒸发 "C" 17. 分配系数对萃取的影响为 (A)K值越小，越省溶剂 (B) K值越大越省溶剂 (C) K值越大，分散越容易 (D) K值小于1没有萃取效果 "B" 18. 现有1.0g的杜鹃花酸溶于50ml的水中，若以50ml的乙醚萃取，则萃余液中含1/11g的酸；今用50ml乙醚分2次萃取，则萃余液中含酸 (A)1/11g (B)10/11g (C)35/36g (D)1/36g "D"