Классификация экстракции по механизму процесса.
Экстрагирование можно вести разными способами:
о
днократная
экстракция в
делительной воронке, куда вводят большой
объем раствора пробы и немного экстрагента.
Воронку встряхивают вручную в течение
определенного времени, после прекращения
встряхивания смесь расслаивается и
нижнюю фазу сливают через кран. Затем
экстракт анализируют;
периодическая экстракция при многократном добавлении экстрагента к раствору пробы. После ввода каждой порции воронку встряхивают и отделяют экстракт. Полученные экстракты объединяют. Такой способ позволяет количественно извлечь Х из пробы, даже если при установлении равновесия значительная доля Х остается в водной фазе;
непрерывная экстракция проводится в специальных аппаратах (экстракторах), обеспечивающих длительный контакт фаз. Обычно экстрагент пропускают через раствор пробы до тех пор, когда практически весь Х перейдет в экстракт. Иногда в экстракторах устанавливают встречное движение обеих фаз (противоточная экстракция), что еще более повышает эффективность процесса. В экстракторах предусмотрены и устройства для непрерывной регенерации экстрагента. В аналитических лабораториях экстракторы используют редко, гораздо чаще их применяют в химической технологии.
Традиционные методики пробоподготовки обычно включают 2-4 повторные экстракции. Каждый раз берут одинаковые по объему порции одного и того же экстрагента. Условия обработки (время контакта фаз, интенсивность встряхивания, рН водной фазы и т.п.) также не меняют. Объединенный экстракт анализируют каким-либо инструментальным методом. Если использовать атомно-абсорбционный, спектрофотометрический или люминесцентный метод, аналитический сигнал Х можно измерять прямо в экстракте. Можно также ввести каплю экстракта в хроматограф и получить хроматограмму, на которой будут видны пики всех веществ, извлеченных из пробы. Если же сигнал Х собираются измерять каким-либо электрохимическим или другим методом, то придется проводить реэкстракцию, то есть переводить Х из экстракта в новый водный раствор. Для этого экстракт встряхивают в делительной воронке с небольшим количеством водного раствора сильной кислоты. Реэкстракция позволяет лучше сконцентрировать Х и отделить мешающие вещества.
Условия экстракции веществ.
Извлечение металла в органическую фазу возможно только в том случае, если растворимость соединений этого металла в органическом растворителе выше, чем в воде. В реальных системах металл существует в виде разнообразных соединений. Следует учитывать, что в ходе экстракции могут образоваться формы, которых в исходном растворе не было. Поэтому прежде всего необходимо установить, в виде какого соединения экстрагируется металл и какова его растворимость. Растворимость любого соединения зависит от многих факторов: природы вещества, температуры и давления. Обычно химически подобные вещества лучше растворяются друг в друге, чем в веществах другой структуры. При этом подобие не следует понимать слишком узко, так как часто уже достаточно присутствия в молекулах одинаковых или сходных по поведению групп. Молекулы растворителя вступают с растворенными молекулами в энергетическое взаимодействие, в первую очередь типа электростатического, так как молекулы большинства растворителей обладают электрическими дипольными моментами.
Одним из условий проведения экстракции является нейтрализация заряда. Заряженные соединения не могут переходить в органический растворитель. Присутствующие в растворе ионы металла необходимо перевести в незаряженный комплекс либо в ионный ассоциат с подходящим ионом противоположного заряда. Величина заряда иона играет существенную роль при экстракции ионных ассоциатов. В этом случае лучше всего извлекаются в органическую фазу однозарядные ионы, хуже - двух- и особенно трехзарядные. Кроме того, экстрагирующееся соединение должно быть гидрофобным и не содержать гидрофильных групп, например гидроксильных или карбоксильных.