2.2 Выбор растворителя для экстракции

При выборе растворителя для экстракции следует учитывать ряд факторов:

- растворитель – экстрагент не должен смешиваться с исходным растворителем и как можно меньше в нем растворяться;

- растворимость в нем извлекаемого вещества (целевого продукта) должна быть значительно выше, чем в экстрагируемом растворе;

- растворитель – экстрагент должен плохо растворять примеси, если таковые присутствуют в растворе (или наоборот: плохо – продукт, хорошо – примеси)

- растворитель – экстрагент должен легко удаляться при выделении чистого вещества, т.е. обладать значительно низкой температурой кипения.

- растворитель должен химически не взаимодействовать с компонентами смеси, из которой ведут экстракцию

ПРИ РАБОТЕ С СИЛЬНОКИСЛЫМИ, ЩЕЛОЧНЫМИ ИЛИ РАЗДРАЖАЮЩИМИ ВЕЩЕСТВАМИ НЕОБХОДИМО НАДЕВАТЬ ЗАЩИТНЫЕ ОЧКИ!

При подборе растворителя необходимо учесть, что плотность его должна отличаться от плотности экстрагируемого вещества

Ниже перечислены наиболее распространенные экстрагенты.

ЭКСТРАГЕНТЫ – РАСТВОРИТЕЛИ ЛЕГЧЕ ВОДЫ

Диэтиловый эфир – низкая температура кипения, огнеопасен, склонен к образованию взрывоопасных перекисей, слабо – примерно 8 % - растворим в воде.

Бензол – огнеопасен, ядовит, работать только в вытяжном шкафу.

ЭКСТРАГЕНТЫ – РАСТВОРИТЕЛИ ТЕЖЕЛЕЕ ВОДЫ

Метиленхлорид – низкая температура кипения.

Хлороформ.

Четыреххлористый углерод – не огнеопасен.

0. 2.3 Проведение экстракции из растворов

Экстракция соединений из растворов (большей частью водных) является очень важной и одной из обязательных операций препаративной работы по органической химии.

Водный раствор (или реже суспензию) смешивают в делительной воронке (рис. 5а) с экстрагентом – растворителем, объем которого равен 1/3–1/5 общего объема раствора. Делительная воронка должна быть заполнена не более чем на 2/3. Воронку закрывают пробкой и кран делительной воронки и пробку прочно удерживают при осторожном взбалтывании. При этом необходимо помнить, что длительное и интенсивное встряхивание может привести к образованию стойкой эмульсии, которую трудно будет разрушить. Затем воронку переворачивают краном вверх (рис. 5б) и осторожно, открывая кран, выпускают образовавшиеся пары. Осторожное встряхивание с периодическим выпусканием паров продолжается до насыщения пространства над жидкостью в делительной воронке парами растворителя и когда давление внутри воронки сравняется с внешним, то при открывании крана не будет характерного шипения, только после этого переходят к энергичному встряхиванию в течение 1–2 мин.

Рисунок 5 – Экстрагирование жидкостей в делительной воронке:

а – распределение вещества между двумя несмешивающимися растворителями

1 – верхнее отверстие с пробкой; 2 – растворитель;

3 – экстрагируемое вещество в другом растворителе; 4- кран.

б – положение воронки при стравливании избыточного давления

По окончании встряхивания воронку закрепляют в штативе при помощи лапки и кольца.

После отстаивания разделяют образовавшиеся два слоя. Нижний слой сливают через кран делительной воронки в колбочку, а верхний всегда выливают через верхнее отверстие. Для спокойного вытекания жидкости из воронки необходимо открыть пробку. В сомнительных случаях надо уточнить, какой из двух слоев представляет собой водную фазу: для этого отбирают по несколько капель из каждой фазы и добавляют их в пробирку с водой и определяют, в какой пробирке происходит смешивание.

В тех случаях, когда экстрагируемое вещество обладает относительно высокой растворимостью в экстрагируемой фазе (особенно в воде) применяют метод высаливания. Для этого к раствору добавляют сухие соли, обладающие высокой растворимостью в воде (NaCl, Na₂SO₄, K₂CO₃, (NH₄)₂SO₄). При этом меняется плотность раствора, уменьшается растворимость в воде, и экстракция облегчается.

Некоторые системы склонны к образованию эмульсий. В таком случае смесь в делительной воронке не встряхивают, а только слегка взбалтывают, покачивая воронку. Образующуюся эмульсию можно разрушить, добавляя противовспенивающее средство или несколько капель спирта, насыщая водную фазу поваренной солью или фильтруя раствор. Однако самое надежное средство – оставить стоять смесь для разделения на продолжительное время.

При простой однократной экстракции встряхиванием в экстракт переходит лишь определенное количество вещества, отвечающее закону Нернста. Поэтому экстракцию следует повторять несколько раз. Вещества, плохо растворимые в воде, экстрагируют двумя – четырьмя порциями растворителя, для хорошо растворимых в воде соединений экстракцию надо повторять много раз. Порции экстрагента объединяют.

Таким образом, целесообразно проводить экстракцию несколько раз, используя небольшие количества растворителя, чем пытаться извлечь вещество при однократной экстракции большим объемом растворителя.

Экстракт, как правило, следует очистить от посторонних веществ, чаще всего кислот и оснований. Для этого его промывают, т.е. встряхивают в делительной воронке несколько раз с разбавленным водным раствором щелочей (обычно соды или бикарбоната натрия) или кислот, а затем несколько раз промывают водой.

Всегда следует иметь в виду, что при промывании экстракта содой может выделяться углекислый газ и давление в делительной воронке может повыситься, поэтому надо осторожно выпускать через кран газ.

После всех операций экстракт высушивают подходящим осушителем.

Экстрагирование позволяет с меньшими потерями выделять нужные вещества из сложных смесей даже в тех случаях, когда применение других методов не дает результата из-за ничтожного содержания целевого продукта в смеси. Обычно экстрагирование предшествует кристаллизации, перегонке или другим способам