Курсовая работа на тему Жидкостная экстракция

Содержание


Введение 3
Глава 1. Жидкостная экстракция. Общие понятия 4
Глава 2. Экстракция как метод разделения и концентрирования 6
§ 2.1. Условия экстракции вещества 8
§ 2.2. Экстракция как химическая реакция 9
§ 2.3. Классификация экстракционных процессов 12
§ 2.4. Как выбрать экстрагент 14
§ 2.5. Для чего нужна экстракция 16
Глава 3. Жидкостная экстракция органических соединений 18
§ 3.1. "Неорганический" период развития экстракции 18
§ 3.2. Новое направление - экстракция органических соединений 19
§ 3.3. Объекты исследования - фенолы 20
§ 3.4. Новейшие достижения в области экстракции органических соединений 22
Заключение 24
Список используемой литературы 26


Введение

В данной работе рассматривается тема "Жидкостная экстракция". Экстракция жидкостная - способ разделения и извлечения компонентов смеси путем их перевода из одной жидкой фазы (например, водного раствора) в другую (обычно органическую), содержащую экстрагент. В промышленности осуществляется главным образом в противоточных аппаратах (экстракторах) непрерывного действия. Применяется в гидрометаллургии (например, для извлечения меди), для разделения редких и рассеянных элементов, в аналитической химии и др.
Экстракция - это процесс распределения вещества между двумя несмешивающимися растворителями. Одним из них обычно является вода, вторым - органический растворитель. Будучи гетерогенным процессом, экстракция подчиняется правилу фаз Гиббса: N + F = K + 2, где N - число фаз, F - число степеней свободы, K - число компонентов. При экстракции обычно две фазы (N = 2), одно распределяемое вещество (K = 1). Следовательно, при постоянных температуре и давлении система моновариантна (F = 1). Таким образом, если концентрация растворенного вещества в одной фазе постоянна, то его концентрация в другой фазе также постоянна. Соотношение между концентрациями растворенного вещества в каждой из фаз привело к формированию закона распределения.
Выполнение экстракционного разделения и концентрирования обычно не требует сложного и дорогостоящего оборудования. В лаборатории это чаще всего делительная воронка. С помощью воронки проводят так называемую периодическую экстракцию. Обычно водный раствор пробы и органический растворитель тщательно перемешивают встряхиванием вручную или с помощью механического устройства. После разделения фаз нижнюю фазу сливают через кран. Сильное встряхивание нежелательно, так как оно может привести к образованию эмульсий, что затрудняет разделение двух фаз. Если увеличение нужного компонента неполное, экстракцию повторяют, разделив фазы и прибавив к водной фазе новую порцию органического растворителя.
Экстракция - сложный физико-химический процесс. Теория экстракции находится на стыке различных разделов химии: химической термодинамики, теории растворов, химической кинетики, органической химии и координационной химии. Для описания экстракционных процессов необходимо также использовать теорию массопереноса. Задача экстракции состоит в том, чтобы полно и селективно перевести компонент из водной фазы в органическую. Для этого необходимо подобрать условия образования подходящих соединений (например, комплексов металлов), в виде которых компонент может находиться в органической фазе.
Экстракционные методы применяются для концентрирования и разделения компонентов с целью последующего определения микроколичеств веществ, в том числе промышленных токсикантов. Таким образом, можно говорить о несомненной актуальности данной темы и перспективности развития этого направления. В главе 1 моей работы будут даны общие понятия жидкостной экстракции. В главе 2 приведена общая характеристика экстракционного метода разделения и концентрирования. Рассмотрены теоретические основы экстракции и типы экстракционных систем. Будут также освещены возможности практического использования экстракции металлов. В главе 3 содержится краткий исторический очерк и общие понятия жидкостной экстракции в связи с развитием нового направления в органическом анализе. Итак, рассмотрим подробнее жидкостную экстракцию.

Глава 1. Жидкостная экстракция. Общие понятия

Новые задачи, связанные с анализом природных и пищевых объектов, обусловили появление и развитие новых направлений и методов в аналитической химии. Каждый новый метод имеет свою область применения и преимущества, но ни один из них не лишен недостатков и известных ограничений. Тем не менее некоторые методы приближаются к универсальным.
Из многих направлений органического микроанализа, обилия объектов и методов мы предлагаем разделы, связанные с жидкостной экстракцией органических соединений, и методы, включающие стадию экстракции. Понятие "экстракция" относится к физической химии и означает процесс распределения вещества между несмешивающимися фазами. Чаще всего система состоит из двух жидких фаз, одна из которых водная, другая органическая. Имеется в виду, что взаимная растворимость фаз отсутствует либо достаточно мала и легко предотвращается, например путем введения в систему неорганических солей (эффект высаливания).
Экстракция - одна из глав общей теории растворов. Способность вещества распределяться между двумя несмешивающимися фазами определяется его растворимостью в каждой фазе. Ввиду широкого распространения жидкостного варианта экстракции слово "жидкостная" обычно опускают и процесс называют просто экстракцией. В данной статье не рассматриваются газовая и твердофазная экстракции, имеющие значительно меньшее аналитическое применение по сравнению с жидкостным вариантом. Историю экстракции, вероятно, следует начать с 1842 года, когда Эжен Мелькьер Пелиго наблюдал переход уранилацетата из воды в диэтиловый эфир. Закон распределения сформулировал Вальтер Нернст:
Вещество А при контактировании водной (в) и органической (о) фаз распределяется в соответствии с его растворимостью в этих фазах. При отсутствии димеризации вещества А в воде и органическом растворителе равновесие количественно описывается термодинамической константой распределения Кр.
Данные о растворимости многих органических соединений в воде приведены в известных справочниках. Что касается растворимости в органических растворителях,