8.3. Вправи

Вправа 8.1. Який коефіцієнт розподілу реагенту між водою й органічним розчинником при заданому рН (табл. 8.2, варіант позначено у першому стовпчику)?

Вправа 8.2. Які області рН переважання форм органічного реагенту у двофазних системах із табл 8.2 (об’єми фаз вважати рівними)?

Таблиця 8.2

	Реагент	Розчинник	рН водяної фази	lg KD	рКаі
a	Ацетилацетон	CHCl3	5,0; 8,0; 12,0	0,52	8,96
b	Бензоілфеніл­гідроксиламін	CНCl3	7,0; 10,0; 13,0	2,33	8,14
c	8-гідроксихінолін	CCl4	1,0; 4,91; 13,72	2,3	9,81; 4,91
d	Диетилдитіо- карбамінова кислота	CCl4	2,0; 6,0; 10,0	2,38	3,35
e	‑ ” ‑	CНCl3	2,0; 6,0; 10,0	3,37	3,35
f	Диметилгліоксим	Бутанол	5,0; 12,0; 13,0	1,08	11,1
g	Дифенілтіокарбазон	CCl4	5,0; 8,0; 11,0	5,9	4,41
h	Купферон	CНCl3	1,0; 7,0; 10,0	2,18	4,16
i	1-нітрозо-2-нафтол	CCl4	5,0; 10,5; 13,0	2,97	7,64
j	1-(2-піридилазо)-2- нафтол	CНCl3	2,0; 7,0; 13,0	5,4	3,0; 11,2
k	Резорцин	Бутилацетат	7,0; 11,0; 13,0	0,79	11,06; 9,3
l	Саліцилова кислота	Метилізобу-тил кетон	1,0; 5,5; 10,0	2,51	2,97; 13,74
m	Фенол	Бутилацетат	7,0; 11,0; 13,0	1,69	10,0

Вправа 8.3. Який ступінь екстракції реагентів, що наведені у табл 8.2, із 100 мл водяної фази у 20 мл органічного розчинника при переважанні у воді нейтральної форми?

Вправа 8.4. Диметилгліоксим екстраговано із 200 мл водяного розчину, с(H₂Dm) = 1,010^‑3 моль/л, рН = 5,0, у 25 мл бутанолу-1 (lg K_D = 1,08). Якою стала його концентрація?

Вправа 8.5. Після екстракції саліцилової кислоти, H₂Sal, із водяного середовища із різним рН у метилiзобутилкетон визначили, що її концентрація у воді: c(H₂Sal) = 3,85^.10^‑5 моль/л (при рН = 1) та c(H₂Sal) = 6,2^.10^‑6 моль/л (при рН = 5). Початкова концентрація у воді c(H₂Sal) = 1,0^.10^‑3 моль/л. Які константи розподілу та іонізації саліцилової кислоти, якщо об’єм органічної фази у 2 рази менший за об’єм водяного розчину?

Вправа 8.6. При яких рН коефіцієнт розподілу 1-(2-піридилазо)-2-нафтолу між водою та хлороформом менший за 1000 (lg K_D = 5,4)?

Вправа 8.7. Який рН максимального відокремлення фенолу (C₆H₅OH) та п-нітрофенолу (п C₆H₄(OH)(NO₂)) у системі вода-бутилацетат. [lg K_D(C₆H₅OH) = 1,69; рK_а(C₆H₅OH) = 10,0, lg K_D(п C₆H₄(OH)(NO₂)) = 2,32; рK_а(п C₆H₄(OH)(NO₂)) = 7,15, w = 10]?

Вправа 8.8. Який рН максимального відокремлення м‑нітрофенолу (м C₆H₄(OH)(NO₂)) й ‑динітрофенолу (C₆H₃(OH)(NO₂)₂, ) у системі вода-бутилацетат (K_D(C₆H₄(OH)(NO₂), м) = 265; рK_а(C₆H₄(OH)(NO₂), м) = 8,35, K_D(C₆H₃(OH)(NO₂)₂, ) = 240; рK_а(C₆H₃(OH)(NO₂)₂, ) = 4,08; w = 25?

Вправа 8.9. Який рН найбільшого відокремлення динітрофенолів та тринітрофенолу у системі вода-бутилацетат? Якщо співвідношення об’ємів водяної та органічної фаз w = 10, то який ступінь екстракції три- та динітрофенолів при цьому рН? Константи розподілу та кислотної іонізації:

Речовина	KD	рKа
Тринітрофенол, C6H2(OH)(NO2)3	126	0,8
-динітрофенол, C6H3(OH)(NO2)2	240	4,08
-динітрофенол, C6H3(OH)(NO2)2	165	4,15
-динітрофенол, C6H3(OH)(NO2)2	434	5,15

Вправа 8.10. При яких рН у двофазній системі вода-хлороформ коефіцієнти розподілу перевищують 1, D > 1, (а) для купферона та (б) для бензоілфенілгідроксиламіна? Довідкові дані дивись у таблиці 8.2.

Вправа 8.11. Розчин ди-2-етилгексилфосфатної кислоти (ди‑2ЕHPh) в октані, об’ємом 20 мл та з концентрацією c( ) = 0,001 моль/л, привели до рівноваги із 100 мл водяного розчину із рН = 2,0. Яка концентрація ди‑2ЕHPh утворилась у воді? (pK_a = 1,1, lg K_D = 3.42; в органічній фазі константа димеризації реактиву K_dim = 4,47).

Вправа 8.12. Побудуйте графік залежності логарифма умовної константи екстракції від pH у двофазній системі CHCl₃ – H₂O оксихінолінатів таких катіонів:

(a) H+	(b) Al3+	(c) Ba2+	(d) Bi3+		(e) Ca2+	(f) Cd2+
(g) Cu2+	(h) Fe3+	(i) Mg2+	(j) Mn2+		(k) Ni2+	(l) Pb2+
(m) Ag+	(n) Zn2+, екстракція Zn(Oxin)2Hoxin
(о) Zn2+, екстракція Zn(Oxin)2(HOxin)2.

Вправа 8.13. 1 л розчину фенолу, C₆H₅OH, й трьох ізомерних (о -, м - та п) крезолів, C₆H₄(CH₃)OH, у воді (при рН = 5,0) із с₀ = 1,0^.10^‑4моль/л послідовно екстрагували трьома порціями по 20 мл бутилацетату. Яка концентрація та частка від початкової кількості лишилась у воді, якщо K_D(фенол) = 48,5, pK_a(фенол) = 10,0; K_D(о-крезол) = 175, pK_a(о‑крезол) = 10,2; K_D(м‑крезол) = 158, pK_a(м‑крезол) = 10,01; K_D(п‑крезол) = 206, pK_a(п‑крезол) = 10,17?

Вправа 8.14. Екстракт у тетрахлориді карбону (вуглецю),  = 50 мл, трьох ізомерних нітрофенолів (речовин із вправи 8.9) промили двома порціями по 25 мл водяного буферного розчину із рН = 3. Яка частина нітрофенолів залишиться в екстракті? K_D(о-нітрофенол, CCl₄) = 0,82, K_D(м-нітрофенол, CCl₄) = 0,23, K_D(п-нітрофенол, CCl₄) = 0,12.

Вправа 8.15. Скільки послідовних екстракцій (у системі вода-бутилацетат) при співвідношенні об’ємів фаз w = 50 потрібно, щоб концентрація -динітрофенолу у воді зменшилася із 1^.10^‑4 моль/л до с(‑динітрофенол) < 0,1 мкг/л? (K_D = 437; pK_a = 5,15).

Вправа 8.16. 1 л розчину трьох ізомерних нітрофенолів у воді (початкові концентрації кожного однакові, с₀ = 1^.10^‑4 моль/л) екстраговано послідовно порціями по 20 мл CCl₄ й порцією бутилацетату при рН = 4. Які концентрації нітрофенолів у кожному екстракті та у воді після двох екстракцій? Довідкові дані – у вправі 8.15.

Вправа 8.17. Порівняйте концентрації 8‑гідроксихіноліну у воді після послідовних екстракцій із водяного розчину у ССl₄. Розгляньте 4 варіанти. У всіх варіантах загальний об’єм ССl₄, що збігається з об’ємом водяної фази, поділено на n порцій рівного об’єму (n = 1; 2; 5; 10).

Вправа 8.18. Для органічних реагентів, що наведені в табл 8.2, побудуйте КЛД (головна змінна рН, с(НR) = 0,1 моль/л, w = 1). Нанесіть графік lg [HR | H⁺], для загальної концентрації у водяній фазі. У якому діапазоні рН коефіцієнт розподілу є максимальним? Яке це значення D?

Вправа 8.19. Яка повнота вилучення купруму із водяного розчину, V = 100 мл, с(Cu²⁺) = 10^‑5 моль/л, за методиками (а) та (b)? Чому в естракційно-фотометричному аналізі використовують варіант (b)?

(а) До водяного розчину додають 10 мл HCl, с(HCl) = 1 моль/л й 20 мл розчину диетилдитіокарбамінату натрію, с = 0,002 моль/л, й екстрагують у 20 мл CCl₄.

(b) До водяного розчину додають 10 мл HCl, с(HCl) = 1 моль/л, й екстрагують 20 мл розчину діетилдитіо­карбамінату плюмбуму у CCl₄, c( ) = 0,002 моль/л. Використати: lg K_H = 3,35, lg ₂(CuDdс₂) = 18,4, lg K_D(CuDdc₂) = 8,34, lg ₂(PbDdc₂) = 14,3; lg K_D(PbDdc₂) = 6,48.