К онтрольные вопросы

1. Какое различие в давлении паров над смесью:

а) двух взаимно растворимых ве-ществ;

б) двух взаимно нерастворимых ве-ществ?

2. С парами каких жидкостей можно про-изводить перегонку несмешивающихся веществ; каким требованиям они должны отвечать?

3. На каком законе основана перегонка несмешивающихся веществ? При какой температуре она происходит? Какой тип холодильника применяется?

4. На чем основана перегонка огра-ниченно растворимых веществ, какие закономерности при этом установ-лены?

5. Каким законом определяется состав дистиллята?

6. В каких случаях применяется перегон-ка с паром, когда ее нельзя применять? Написать реакции взаимодействия с водой упомянутых в тексте (см. с. 27-28) классов органических соединений.

7. Сколько жидкости необходимо наливать в перегонную колбу, в парооб-разователь?

8. Как должны располагаться пароподводная и пароотводная трубки?

9. О чем говорит:

а) выброс кипящей воды из парообразователя;

б) выход пара через предохранительную трубку?

10. Как проводить перегонку веществ, имеющих высокую температуру плавления?

11. Когда применяется перегонка с перегретым паром?

12. В каком приборе производят микроперегонку?

3. Экстракция (извлечение)

Экстракцией (экстрагированием) называется процесс извлечения вещества из жидкой фазы (раствора этого вещества в каком-либо растворителе) или из твердой фазы (смеси твердых веществ) [8]. Этот способ разделения или очистки веществ основан на различной растворимости разделяемых соединений в выбранном растворителе или в двух несмешивающихся растворителях.

3.1. Экстракция из растворов или суспензий

Экстракция вещества из его раствора в каком-либо растворителе или суспензии – это извлечение вещества с помощью другого растворителя, не смешивающегося с первым.

Исходный раствор вещества, из которого производится извлечение, называется экстрактом, а растворитель, с помощью которого осуществляется извлечение вещества, – экстрагентом. При непосредст-венном контакте экстракта и экстрагента, осуществляемом либо периодически (встряхиванием), либо непрерывно (перколяцией), происходит распределение вещества между двумя несмешивающимися растворителями. В процессе такого распределения, происходящего при постоянной температуре, устанавливается состояние подвижного равновесия, характеризующегося постоянной величиной К, называемой коэффициентом распределения. Для растворов неэлектролитов процесс экстракции основан на законе распределения Нернста – Шилова:

(9)

где К – коэффициент распределения; С₁ и С₂ – молярные концентрации вещества в двух несмешивающихся растворителях, моль/л; f₁ и f₂ – коэффициенты активности.

В случае, когда извлечение производится при постоянной ионной силе раствора, а также при небольших концентрациях вещества, можно считать, что

(10)

т.е. в состоянии равновесия отношение концентраций вещества, растворенного в двух несмешивающихся растворителях (при определенной температуре), есть величина постоянная. Значения коэффициентов распределения для различных пар растворителей приведены в справочной литературе [9]. Процесс экстракции легко осуществим, если растворимость вещества в экстрагенте значительно выше, чем в исходном растворителе, и коэффициент распределения, таким образом, значительно больше единицы.

В зависимости от величины коэффициента распределения выбирают и способ экстрагирования: при К > 1 применяют простое периодическое экстрагирование в делительных воронках; при K  1 – фракционное (дробное) экстрагирование; при К < 1 используют непрерывное извлечение в специальных аппаратах.

Опытным путем было установлено, что плохо растворимые в воде вещества следует извлекать из водного раствора петролейным эфиром или бензином; лучше растворимые в воде вещества – диэтиловым эфиром или бензолом, а хорошо растворимые в воде вещества – этилацетатом или подобным ему растворителем.