Ekstraktsiooniteooria.
"Ekstraheerimine" viitab ühendi(te) ülekandmisele tahkest või vedelast ainest teise lahustisse või faasi. Kui teekott lisatakse kuumale veele, eralduvad tee maitse ja värvi eest vastutavad ühendid teepõhjast vette. Kofeiinivaba kohvi valmistatakse, kasutades lahusteid või ülekriitilist süsinikdioksiidi, et eraldada kohviubadest kofeiin. Keemia laboris kasutatakse kõige sagedamini vedelik-vedelik ekstraheerimist, mis toimub eraldussahvris. Lahus, mis sisaldab lahustunud komponente, pannakse nõusse ja lisatakse kokkusegamatu lahusti, mille tulemusel tekib kaks kihti, mida raputatakse kokku. Kõige tavalisem on, et üks kiht on vesilahus ja teine orgaaniline lahusti. Komponendid "ekstraheeritakse", kui nad liiguvad ühest kihist teise. Eralduslehtri kuju võimaldab kahe kihi tõhusat äravoolu ja eraldamist.
Joonis 1 Ekstraheerimise skeem
Ühendid liiguvad ühest vedelikust teise sõltuvalt nende suhtelisest lahustuvusest igas vedelikus. Lahustuvuse kiireks juhiseks on põhimõte "sarnane lahustub sarnaselt", mis tähendab, et mittepolaarsed ühendid peaksid kergesti ekstraheeruma mittepolaarsetesse lahustitesse (ja vastupidi). Tee maitse ja värvi eest vastutavad ühendid peavad olema polaarsed, kui nad eralduvad kergesti kuuma veega. Kui lasta kahe vedeliku vahel eraldussahtris tasakaalustuda, satub suurem osa ühendist sageli sellesse kihti, mis on paremini lahustuv.
Joonis 2
Ekstraheerimise etapiviisiline menetlus.
Ühekordne ekstraheerimine.
Selle osa piltidel on kujutatud metüülpunase (värviline ühend, joonis 3) ühekordne ekstraheerimine vesilahusest (alumine kiht) 25 ml etüülatsetaati (ülemine kiht). Vesilahus on algselt roosa värvi, kuna metüülpunane ilmub happelises lahuses punasena (vesilahus valmistati 50 ml veest, 5 tilgast 0,1MHCl ja 5 tilgast 1% metüülpunase indikaatorlahusest). Metüülpunasel on suur jaotuskoefitsient ja see ekstraheerub selle protsessi käigus vesikihist etüülatsetaati.
Metüülpunase (värviline ühend) ekstraheerimise kulg happelisest veekihist (alt) orgaanilisse kihti (ülalt). Inversioonid tehti aeglaselt, et näha ekstraheerimist järk-järgult. Isegi õrnal segamisel ekstraheerub metüülpunane kiiresti.
Seadistuse ettevalmistamine (ühekordseks ekstraheerimiseks)
1. Hankige eraldussahtel (joonis 4 a).- a) Kui eraldussahtel on teflonist kork, monteerige see uuesti kokku, kui see on kuivamiseks lahti võetud, paigutades osad õiges järjekorras (joonis 4 b). Veenduge, et teflonkraan on mõõdukalt pingul, nii et seda saab veel hõlpsasti keerata, kuid mitte nii lõdvalt, et vedelik võib liigendi ümber lekkida.
- b) Kui kasutate klaasist sulgurit (joonis 4 c), ei vaja see tõenäoliselt täiendavat ettevalmistust. Peaks kasutama väga õhukest rasvakihti, et sulguri tihendamine ja külmumise vältimine oleks tagatud. Kui on olemas nii klaasist kui ka teflonist stopperid, on teflon parem valik, sest alati on võimalus, et lahusti võib lahustada klaasist stopperi puhul kasutatavat määret ja saastata proovi.
- c) Hankige ka stopper (teflonist või lihvitud klaasist), mis sobitub hästi lehtersopi ülemisse ühendusse (joonis 4 a).
2. Asetage eraldussahtel rõngaklambrisse, mis on kinnitatud rõngastendile või võrega. Trummid on kergesti purunevad, seega pehmendage trummel metallklambrisse lõhestatud kummi- või plasttorude tükkidega (joonis 4 d).
Lisage lahused (ühekordse ekstraheerimise korral)
3. Enne eraldussahtrisse valamist veenduge, et sulgur on "suletud" asendis, kus sulgur on horisontaalselt (joonis 5 a). Kindluse mõttes asetage enne valamist alati Erlenmeyeri kolb Erlenmeyeri kolb eraldussahvri alla (joonis 5 b). Sellega saab vedelikku kinni püüda, kui sulgur jääb kogemata lahti või kui sulgur on lahti ja vedelik lekib tahtmatult läbi.
4. Valage ekstraheeritav vedelik trummeliga eraldussahtrisse (joonis 5 b). Eralduslehtrit ei tohi kunagi kasutada kuuma või sooja vedelikuga. Separatorisõnniku peal olev lihvitud klaasliitmik kipub kergemini korgi külge kinni jääma, kui liitmikusse on mingil hetkel sattunud vedelik. Vedeliku valamine eraldussahtrisse lühikese varrega lehteriga väldib liitekoha märjaks saamist, nii et see jäätub segamise ajal vähem tõenäoliselt.
3. Enne eraldussahtrisse valamist veenduge, et sulgur on "suletud" asendis, kus sulgur on horisontaalselt (joonis 5 a). Kindluse mõttes asetage enne valamist alati Erlenmeyeri kolb Erlenmeyeri kolb eraldussahvri alla (joonis 5 b). Sellega saab vedelikku kinni püüda, kui sulgur jääb kogemata lahti või kui sulgur on lahti ja vedelik lekib tahtmatult läbi.
4. Valage ekstraheeritav vedelik trummeliga eraldussahtrisse (joonis 5 b). Eralduslehtrit ei tohi kunagi kasutada kuuma või sooja vedelikuga. Separatorisõnniku peal olev lihvitud klaasliitmik kipub kergemini korgi külge kinni jääma, kui liitmikusse on mingil hetkel sattunud vedelik. Vedeliku valamine eraldussahtrisse lühikese varrega lehteriga väldib liitekoha märjaks saamist, nii et see jäätub segamise ajal vähem tõenäoliselt.
Valage eraldussahtrisse kogus ekstrahenti, nagu on näidatud menetluses (joonis 5 c). Ekstraheerimisel ei ole vaja kasutada täpseid lahusti koguseid, mahtusid võib mõõta mõõtesilindriga. Kui protseduur nõuab 20 ml lahustit, on vastuvõetav, kui iga kord kasutatakse 20-25 ml.
Lahuste segamine (ühekordse ekstraheerimise korral)
6. Asetage korgikorkkestaja lehterile ja hoidke lehter nii, et ühe käe sõrmed katavad kindlalt korgi, samal ajal kui teine käsi haarab lehteripõhjast (joonis 6 a).
7. Pöörake nõgu ettevaatlikult ümber (joonis 6 b) ja keerutage segu veidi. Kuigi ei ole ebatavaline, et ümberpööramisel libiseb veidi vedelikku lihvitud klaasliitmikku, peaks see olema minimaalne. Kui vedelik tilgub lehterit ümberpöörates teie sõrmedele või kinnastele, on kork tõenäoliselt vale suurusega.
Lahuste segamine (ühekordse ekstraheerimise korral)
6. Asetage korgikorkkestaja lehterile ja hoidke lehter nii, et ühe käe sõrmed katavad kindlalt korgi, samal ajal kui teine käsi haarab lehteripõhjast (joonis 6 a).
7. Pöörake nõgu ettevaatlikult ümber (joonis 6 b) ja keerutage segu veidi. Kuigi ei ole ebatavaline, et ümberpööramisel libiseb veidi vedelikku lihvitud klaasliitmikku, peaks see olema minimaalne. Kui vedelik tilgub lehterit ümberpöörates teie sõrmedele või kinnastele, on kork tõenäoliselt vale suurusega.
8. Lahuste segamisel võib eraldussahvri sees tekkida rõhk, seega tuleb kohe pärast segamist, kui lehtrit veel ümberpööratakse, "tuulutada" lehtrit, avades lühiajaliselt sulgurikraani, et võimaldada rõhu vabanemist (joonis 6 c). Rõhk suureneb truubis, kuna lahusti aurustub õhuruumi ja lisab esialgsele ∼1 atmosfääri õhurõhule truubis täiendavat auru. Väga lenduvate lahustite (nagu dietüüleeter) puhul on väljalaskmisel kuulda kindlat "vuhinat" ja väikesed kogused vedelikku võivad isegi sulgurist välja pritsida. Kui vedelik sülitab korki välja, püüdke lasta sellel tagasi truuppi valguda. Väljalaskmisega seotud müra lakkab tavaliselt pärast teist või kolmandat inversiooni, kuna õhuruum küllastub lahustiaurudega ja rõhk truubis ja väljaspool seda ühtlustub.
Ohutusalane märkus: Ärge kunagi suunake ventiili tuulutamise ajal kellegi poole, sest on võimalik, et vedelik pritsib talle peale.
9. Sulgege sulgemiskraan ja segage lahuseid veidi jõulisemalt, peatudes perioodiliselt süsteemi tuulutamiseks. On erinevaid arvamusi selle kohta, kui jõuliselt ja kui kaua tuleks lahuseid eraldussahvrites segada. Üldise suunisena võib öelda, et 10-20 sekundit kestev kerge segamine peaks olema piisav. Mõnede lahuste (nt diklorometaan) puhul tuleb jälgida, et neid ei raputataks liiga jõuliselt, sest need lahused moodustavad sageli emulsioone (kus lahuste vaheline piirpind ei selgu). Emulsioonidele kalduvate lahuste puhul tuleks lehterit ühe minuti jooksul õrnalt raputada.
10. Asetage eraldussahtel püsti rõngaklambrisse, et kihid saaksid täielikult eralduda. Kihtide vaheline liides peaks settima üsna kiiresti, sageli umbes 10 sekundi jooksul. Kui piiripind on hägune või ei ole hästi määratletud (on tekkinud emulsioon), vt nõuandeid veaotsingu osast.
Kihtide eraldamine (ühekordse ekstraheerimise korral)
11. Vedelik ei voola eraldussahtrist hästi välja, kui kork jääb peale, sest siis ei saa õhk siseneda lehterisse, et asendada väljatõrjutud vedelik. Kui vedelik valgub trummelist välja ilma võrdse õhukogusega asendamata, tekib trummelisse negatiivne rõhk. Seega tuleb enne vedeliku tühjendamist eraldussahvrist eemaldada kork (joonis 7 a).
12. Suurem osa põhjakihist tühjendatakse puhtasse Erlenmeyeri kolbi, asetades rõngaklambri nii, et vahesopi ots on pritsmete vältimiseks Erlenmeyeri kolbi sees (joonis 7 b). Lõpetage tühjendamine, kui piirnevahe on 1 cm kaugusel kolvi põhjast.
13. Pöörake ettevaatlikult lehterit, et eemaldada klaasi külge takerdunud tilgakesed (joonis 7 c). Klaasi segamisvarrast võib kasutada kangekaelsete kinni jäävate tilkade maha löömiseks.
14. Seejärel tühjendage alumine kiht, peatades, kui piirdeaine jõuab just kraanikambrisse (joonis 7 d). Märgistage Erlenmeyeri kolb (nt "alumine kiht").
Ohutusalane märkus: Ärge kunagi suunake ventiili tuulutamise ajal kellegi poole, sest on võimalik, et vedelik pritsib talle peale.
9. Sulgege sulgemiskraan ja segage lahuseid veidi jõulisemalt, peatudes perioodiliselt süsteemi tuulutamiseks. On erinevaid arvamusi selle kohta, kui jõuliselt ja kui kaua tuleks lahuseid eraldussahvrites segada. Üldise suunisena võib öelda, et 10-20 sekundit kestev kerge segamine peaks olema piisav. Mõnede lahuste (nt diklorometaan) puhul tuleb jälgida, et neid ei raputataks liiga jõuliselt, sest need lahused moodustavad sageli emulsioone (kus lahuste vaheline piirpind ei selgu). Emulsioonidele kalduvate lahuste puhul tuleks lehterit ühe minuti jooksul õrnalt raputada.
10. Asetage eraldussahtel püsti rõngaklambrisse, et kihid saaksid täielikult eralduda. Kihtide vaheline liides peaks settima üsna kiiresti, sageli umbes 10 sekundi jooksul. Kui piiripind on hägune või ei ole hästi määratletud (on tekkinud emulsioon), vt nõuandeid veaotsingu osast.
Kihtide eraldamine (ühekordse ekstraheerimise korral)
11. Vedelik ei voola eraldussahtrist hästi välja, kui kork jääb peale, sest siis ei saa õhk siseneda lehterisse, et asendada väljatõrjutud vedelik. Kui vedelik valgub trummelist välja ilma võrdse õhukogusega asendamata, tekib trummelisse negatiivne rõhk. Seega tuleb enne vedeliku tühjendamist eraldussahvrist eemaldada kork (joonis 7 a).
12. Suurem osa põhjakihist tühjendatakse puhtasse Erlenmeyeri kolbi, asetades rõngaklambri nii, et vahesopi ots on pritsmete vältimiseks Erlenmeyeri kolbi sees (joonis 7 b). Lõpetage tühjendamine, kui piirnevahe on 1 cm kaugusel kolvi põhjast.
13. Pöörake ettevaatlikult lehterit, et eemaldada klaasi külge takerdunud tilgakesed (joonis 7 c). Klaasi segamisvarrast võib kasutada kangekaelsete kinni jäävate tilkade maha löömiseks.
14. Seejärel tühjendage alumine kiht, peatades, kui piirdeaine jõuab just kraanikambrisse (joonis 7 d). Märgistage Erlenmeyeri kolb (nt "alumine kiht").
15. Valage eraldussahvri ülemine kiht välja teise puhtasse Erlenmeyeri kolbi (joonis 8 a), märgistades selle kolvi kindlasti uuesti (joonis 8 b). Õige tehnika on lasta alumine kiht läbi sulgurikraani ja valada ülemine kiht trummeliga ülevalt välja. See meetod vähendab lahuste uuesti segunemist, kuna ainult alumine kiht puutub kokku kolvi varrega.
16. Ärge kunagi visake ekstraheerimisest saadud vedelikke ära enne, kui olete täiesti kindel, et teil on soovitud ühend. Soovimatuid kihte saab korralikult ära visata, kui soovitud ühend on käes (nt pärast seda, kui pöörlev aurusti on lahusti eemaldanud).
Ekstraheerimise käigus tehtud vead (nt vale kihi jätkamine) on lahendatavad, kui lahused ei ole sattunud jäätmekonteinerisse! Samuti tuleks kihte säilitada kuni aurustamiseni, sest soovitud ühend ei pruugi olla kasutatud lahustis väga hästi lahustuv. Kui ühendi ekstraheerimine ühes lahustis ebaõnnestus, võib hiljem proovida teist lahustit, jällegi ainult juhul, kui kihid ei ole veel ära visatud.
Puhastamine (ühekordse ekstraheerimise korral)
Eralduslehtri puhastamiseks loputatakse see kõigepealt atsetooniga jäätmekonteinerisse. Seejärel peske trenni seebi ja veega oma töölaual. Võtke lahti teflonist kork (kui seda kasutatakse). Pärast loputamist destilleeritud veega laske osadel eraldi kuivada oma kapis (joonis 8 c).
Ekstraheerimise käigus tehtud vead (nt vale kihi jätkamine) on lahendatavad, kui lahused ei ole sattunud jäätmekonteinerisse! Samuti tuleks kihte säilitada kuni aurustamiseni, sest soovitud ühend ei pruugi olla kasutatud lahustis väga hästi lahustuv. Kui ühendi ekstraheerimine ühes lahustis ebaõnnestus, võib hiljem proovida teist lahustit, jällegi ainult juhul, kui kihid ei ole veel ära visatud.
Puhastamine (ühekordse ekstraheerimise korral)
Eralduslehtri puhastamiseks loputatakse see kõigepealt atsetooniga jäätmekonteinerisse. Seejärel peske trenni seebi ja veega oma töölaual. Võtke lahti teflonist kork (kui seda kasutatakse). Pärast loputamist destilleeritud veega laske osadel eraldi kuivada oma kapis (joonis 8 c).
Mitu ekstraktsiooni.
Selles jaotises on esitatud samm-sammulised juhised, kuidas ekstraheerida vesilahust orgaanilise lahustiga, mis on veest vähem tihedam (orgaaniline kiht jääb ülevalt alla). Näitena on kirjutatud juhised vesilahuse kolmeks ekstraheerimiseks, kasutades iga kord 25 ml dietüüleetrit (3×25 ml dietüüleetrit). Esimese kahe ekstraheerimise protseduuriline kokkuvõte on esitatud joonisel 9. Kaks ekstraheerimist, kui orgaaniline kiht on peal.
.
Ekstraheerimine nr 1
1. Tehakse üks ekstraheerimine, kasutades umbes 25 ml dietüüleetrit (täpne kogus ei ole vajalik), nagu eelnevalt kirjeldatud, kusjuures iga kiht tuleb nõuetekohaselt märgistada (nt "ülemine orgaaniline kiht" ja "alumine vesikiht").
Ekstraheerimine nr 2
2. Veekihi viiakse tagasi eraldussahtrisse. Ekstraktsioonide vahel ei ole vaja nõelu pesta.
3. Lisage eraldussahtrisse uus 25 ml dietüüleetrit. Korgake lehtri kork, pöörake ja raputage ventilatsiooniga, seejärel laske kihtidel eralduda.
Sel etapil peaks eraldussõnnikus olema kaks kihti. Kui kahte kihti ei ole, siis on tõenäoline, et 2. etapis lisati trummelisse valet kihti (tavaline viga). Üks võimalus testida, kas see oli viga, on lisada veidi vett pritsmepudelist. Kui eraldussahtrisse tagasi pandud kiht on orgaaniline kiht (vale), ei segune pritsmepudeli vesi lahusega, vaid langeb tilkadena põhja. Kui orgaaniline kiht (vale) tagastati kogemata eraldussahtrisse, ei ole kahju tehtud, sest orgaaniline kiht lihtsalt lahjendati. Valage vedelik tagasi orgaanilise kihi jaoks mõeldud kolbi ja lisage selle asemel vesilahus nõusse.
4. Valage alumine vesikiht Erlenmeyeri kolbi: on lubatud kasutada sama kolbi, mida kasutati esimese ekstraheerimise käigus vesikihi jaoks (mis võis olla märgistatud "alumine vesikiht").
5. Kuna kõige tavalisem on orgaaniliste kihtide ühendamine mitme ekstraheerimise käigus, võib ülemise orgaanilise kihi valada eraldussahvrist samasse kolbi, mida kasutati orgaanilise kihi jaoks esimesel ekstraheerimisel (mis võib olla märgistatud "ülemine orgaaniline kiht"). Selles kolvis peaks olema ligikaudu 50 ml dietüüleetrit kahe ekstraheerimise tulemusel.
Ekstraheerimine nr 3
6. Korrake ekstraheerimist kolmandat korda, lisades teise ekstraheerimise vesikihi eraldussahvrisse, millele järgneb veel üks 25 ml värske 25 ml dietüüleeter. Korgistage lehtri kork, pöörake ja raputage ventilatsiooniga, seejärel laske kihtidel eralduda.
7. Valage vesikiht vastavasse kolbi ja valage ülemine kiht uuesti orgaanilise kihi kolbi, kus peaks olema ligikaudu 75 ml dietüüleetrit kolmest ekstraheerimisest.
1. Tehakse üks ekstraheerimine, kasutades umbes 25 ml dietüüleetrit (täpne kogus ei ole vajalik), nagu eelnevalt kirjeldatud, kusjuures iga kiht tuleb nõuetekohaselt märgistada (nt "ülemine orgaaniline kiht" ja "alumine vesikiht").
Ekstraheerimine nr 2
2. Veekihi viiakse tagasi eraldussahtrisse. Ekstraktsioonide vahel ei ole vaja nõelu pesta.
3. Lisage eraldussahtrisse uus 25 ml dietüüleetrit. Korgake lehtri kork, pöörake ja raputage ventilatsiooniga, seejärel laske kihtidel eralduda.
Sel etapil peaks eraldussõnnikus olema kaks kihti. Kui kahte kihti ei ole, siis on tõenäoline, et 2. etapis lisati trummelisse valet kihti (tavaline viga). Üks võimalus testida, kas see oli viga, on lisada veidi vett pritsmepudelist. Kui eraldussahtrisse tagasi pandud kiht on orgaaniline kiht (vale), ei segune pritsmepudeli vesi lahusega, vaid langeb tilkadena põhja. Kui orgaaniline kiht (vale) tagastati kogemata eraldussahtrisse, ei ole kahju tehtud, sest orgaaniline kiht lihtsalt lahjendati. Valage vedelik tagasi orgaanilise kihi jaoks mõeldud kolbi ja lisage selle asemel vesilahus nõusse.
4. Valage alumine vesikiht Erlenmeyeri kolbi: on lubatud kasutada sama kolbi, mida kasutati esimese ekstraheerimise käigus vesikihi jaoks (mis võis olla märgistatud "alumine vesikiht").
5. Kuna kõige tavalisem on orgaaniliste kihtide ühendamine mitme ekstraheerimise käigus, võib ülemise orgaanilise kihi valada eraldussahvrist samasse kolbi, mida kasutati orgaanilise kihi jaoks esimesel ekstraheerimisel (mis võib olla märgistatud "ülemine orgaaniline kiht"). Selles kolvis peaks olema ligikaudu 50 ml dietüüleetrit kahe ekstraheerimise tulemusel.
Ekstraheerimine nr 3
6. Korrake ekstraheerimist kolmandat korda, lisades teise ekstraheerimise vesikihi eraldussahvrisse, millele järgneb veel üks 25 ml värske 25 ml dietüüleeter. Korgistage lehtri kork, pöörake ja raputage ventilatsiooniga, seejärel laske kihtidel eralduda.
7. Valage vesikiht vastavasse kolbi ja valage ülemine kiht uuesti orgaanilise kihi kolbi, kus peaks olema ligikaudu 75 ml dietüüleetrit kolmest ekstraheerimisest.
Vigade kõrvaldamine.
Selles jaotises kirjeldatakse tavalisi probleeme ja lahendusi ekstraheerimisel.On ainult üks kiht
Kõige tavalisem põhjus, miks eraldussahvris on ainult üks kiht, kuigi peaks olema kaks (nagu siis, kui protseduur ütleb, et "eraldage kihid"), on see, et on tehtud viga. Tõenäoliselt juhtus see, et eraldussahtrisse lisati vale kiht - näiteks lisati teadmatusest orgaaniline kiht vesikihi asemel orgaaniline kiht. Kui orgaaniline lahusti lisatakse eraldussahtrisse orgaanilisele kihile, on tulemuseks ainult üks kiht. Viga on võimalik parandada, kui kihte pole veel ära visatud! Kui õiget kihti on nõusse lisatud, läheb kõik plaanipäraselt. Et tulevikus sellist viga vältida, märgistage kindlasti Erlenmeyeri kolvid. Samuti ärge visake kunagi ühtegi kihti ära enne, kui olete täiesti kindel, et olete kõik õigesti teinud.
Üks põhjus, miks eraldussahvris moodustub ainult üks kiht, on mõnikord see, kui on olemas suures koguses ühendeid, mis lahustuvad mõlemas lahustis, näiteks kui on suures koguses etanooli, mis lahustub hästi nii vesilahustes kui ka orgaanilistes lahustites. Sellises olukorras on parim lähenemisviis eemaldada probleemsed ühendid (st etanool) enne ekstraheerimist pöörleva aurustiga.
On kolm kihti
Kõige tavalisem põhjus, miks eraldussahvris on kolm kihti, on ebapiisav segamine (joonis 10 a). Kui lehterit loksutada jõulisemalt, settib see tõenäoliselt kahte kihti (joonis 10 b). Samuti on võimalik, et keskmine kolmas kiht on emulsioon, kus kaks kihti ei ole täielikult eraldatud.
Kõige tavalisem põhjus, miks eraldussahvris on ainult üks kiht, kuigi peaks olema kaks (nagu siis, kui protseduur ütleb, et "eraldage kihid"), on see, et on tehtud viga. Tõenäoliselt juhtus see, et eraldussahtrisse lisati vale kiht - näiteks lisati teadmatusest orgaaniline kiht vesikihi asemel orgaaniline kiht. Kui orgaaniline lahusti lisatakse eraldussahtrisse orgaanilisele kihile, on tulemuseks ainult üks kiht. Viga on võimalik parandada, kui kihte pole veel ära visatud! Kui õiget kihti on nõusse lisatud, läheb kõik plaanipäraselt. Et tulevikus sellist viga vältida, märgistage kindlasti Erlenmeyeri kolvid. Samuti ärge visake kunagi ühtegi kihti ära enne, kui olete täiesti kindel, et olete kõik õigesti teinud.
Üks põhjus, miks eraldussahvris moodustub ainult üks kiht, on mõnikord see, kui on olemas suures koguses ühendeid, mis lahustuvad mõlemas lahustis, näiteks kui on suures koguses etanooli, mis lahustub hästi nii vesilahustes kui ka orgaanilistes lahustites. Sellises olukorras on parim lähenemisviis eemaldada probleemsed ühendid (st etanool) enne ekstraheerimist pöörleva aurustiga.
On kolm kihti
Kõige tavalisem põhjus, miks eraldussahvris on kolm kihti, on ebapiisav segamine (joonis 10 a). Kui lehterit loksutada jõulisemalt, settib see tõenäoliselt kahte kihti (joonis 10 b). Samuti on võimalik, et keskmine kolmas kiht on emulsioon, kus kaks kihti ei ole täielikult eraldatud.
Vahetuskohal on lahustumatu materjal.
Väike kogus lahustumatut kile kahe kihi vahel ei ole ekstraheerimise ajal haruldane. Polümeersed materjalid kipuvad kihtide vahel puhkama, kuna lahusti vastastikmõju on piiripunktis minimaalne. Väike kile ei ole midagi, mille pärast muretseda, sest kui väike kogus jõuab orgaanilisse kihti, eemaldatakse see sageli järgneva kuivatamise ja filtreerimisega.
Piiripinda ei ole võimalik näha.
Mõnikord on ühendid eraldussahvris nii tumedad, et need varjavad kahe kihi vahelist piirpinda. Kui see juhtub, on mitu meetodit, mis võivad aidata piirpinda näha. Üks võimalus on hoida eraldussahtel vastu valgust või valgustada klaasi taskulambiga (joonis 11 b). Lisavalgus võimaldab mõnikord näha liideseid. Teine meetod on kihtide hoolikas vaatlemine, kallutades samal ajal lehterit edasi-tagasi küljele (joonis 11 c). Teie silmaga on mõnikord võimalik märgata peeneid erinevusi vedelike voolamise viisis. Kolmas meetod on lisada lehterisse veidi rohkem lahustit, et mõnd kihti pisut lahjendada, või lisada teistsugust lahustit, et muuta murdumisnäitajaid.
Kihid ei eristu hästi (moodustunud emulsioon)
Emulsioonid võivad tekkida mitmel põhjusel.
1. Iga kihi tihedus võib olla nii sarnane, et vedelike eraldumiseks on nõrk motivatsioon.2. Võib esineda seebitaolisi ühendeid või muid emulgeerivaid aineid, mis lahustavad mõningaid komponente üksteises.
Emulsioone võib olla väga raske korrigeerida ja kõige parem on neid vältida, kui emulsioonidele kalduvaid lahuseid (nt diklorometaani koos väga aluseliste või tihedate lahustega) eraldussahvris õrnalt raputada. Kui emulsioon siiski tekib, on mõned võimalused, kuidas neid püüda selgitada.
- a) Kergete emulsioonide puhul segage kihte õrnalt ja püüdke hõljuvad tilgakesed klaasist segamispulga abil maha lüüa.
- b) Laske lahusel võimaluse korral mõnda aega (isegi kuni järgmise laboratoorse perioodini) seista. Piisava aja möödudes settivad mõned lahused iseenesest. See ei pruugi muidugi olla praktiline.
- c) Väikeste mahtude puhul kasutage tsentrifuugi, kui see on olemas. Tsentrifuug kiirendab emulsiooni iseenesliku settimise protsessi. Pidage meeles, et tsentrifuugi peab olema tasakaalustatud, sest muidu võib see laualt maha kõikuda. Jagage lahused võrdselt, asetades tsentrifuugi sees üksteise vastu võrdse mahuga torud.
- d) Kui emulsioon moodustub, sest kahe kihi tihedus on sarnane, proovige muuta kummagi kihi tihedust, et muuta need erinevamaks. Emulsiooni selgitamiseks proovige vähendada ülemise kihi tihedust või suurendada alumise kihi tihedust. Näiteks kui tekib emulsioon, mis koosneb etüülatsetaadist (ülemine kiht) ja vesilahusest (alumine kiht), lisage veidi NaCl. NaCl lahustub vesikihis ja suurendab vesilahuse tihedust. Teise võimalusena lisatakse täiendavalt etüülatsetaati, mis lahjendab orgaanilist kihti ja vähendab selle tihedust. Viimase abinõuna lisage veidi pentaani, mis seguneb ülemise orgaanilise kihiga ja vähendab selle tihedust (pentaan on üks kõige väiksema tihedusega orgaanilisi lahusteid). Pentaani lisamine on viimane katse, sest see mõjutab negatiivselt orgaanilise kihi võimet ekstraheerida mõnevõrra polaarseid ühendeid.
Kui tekib emulsioon vesilahuse (ülemine kiht) ja diklorometaaniga (alumine kiht), lisage veidi vett pritsmepudelist, et lahjendada ülemist kihti ja vähendada selle tihedust. See meetod toimis hästi, et selgitada emulsiooni joonisel 13 c, nagu näitab joonis 13 d. - c) Proovige vähendada ühe komponendi lahustuvust teises. Üks meetod on lisada eraldussahtrisse NaCl või NH4Cl, mis lahustub vesikihis ja vähendab orgaaniliste ühendite võimet vees lahustuda ("soolamine").
Happelis-baasiline ekstraheerimine
Kuidas nad töötavad.
Selles peatükis varem käsitletud ekstraktsioonide modifikatsiooniks on keemilise reaktsiooni läbiviimine eraldussahvris, et muuta polaarsust ja seega ühendi jaotumist vee- ja orgaanilises kihis. Tavaline meetod on happelis-aluseline reaktsioon, mis võib muuta mõned ühendid neutraalsest vormist iooniliseks (või vastupidi).
Näiteks kujutage ette, et bensoehappe ja tsükloheksaani segu on lahustatud orgaanilises lahustis, näiteks etüülatsetaadis, eraldussahvris. Komponentide eraldamiseks võib püüda bensoehapet eemaldada veega, kuid bensoehape ei ole oma mittepolaarse aromaatse rõnga tõttu eriti vees lahustuv ja ainult väikesed kogused ekstraheeruksid vesikihti (joonis 14 a).
Näiteks kujutage ette, et bensoehappe ja tsükloheksaani segu on lahustatud orgaanilises lahustis, näiteks etüülatsetaadis, eraldussahvris. Komponentide eraldamiseks võib püüda bensoehapet eemaldada veega, kuid bensoehape ei ole oma mittepolaarse aromaatse rõnga tõttu eriti vees lahustuv ja ainult väikesed kogused ekstraheeruksid vesikihti (joonis 14 a).
Bensoehappe ja tsükloheksaani segu eraldamine on siiski võimalik, kasutades pesemist alusega, näiteks NaOH-ga. Oma happelise olemuse tõttu võib bensoehape reageerida NaOH-ga järgmiselt, mille tulemuseks on karboksülaatsool naatriumbensoaat.
Karboksüülhapete lahustuvusomadused erinevad oluliselt nende vastavatest karboksülaatsooladest. Naatriumsalitsülaat on oma ioonilise iseloomu tõttu vees ligikaudu 350 korda paremini lahustuv kui salitsüülhape (joonis 15) ja orgaanilistes lahustites, näiteks dietüüleetris, pigem lahustumatu.
.
Seetõttu muudaks pesu NaOH-ga bensoehappe selle ioonkarboksülaatvormiks, mis oleks siis vesikihis paremini lahustuv, võimaldades naatriumbensoaadi ekstraheerimist vesikihti. Tsükloheksaan jääks orgaanilisse kihti, kuna tal puudub afiinsus vesifaasi suhtes ja ta ei saa NaOH-ga kuidagi reageerida. Sel viisil saab eraldada bensoehappe ja tsükloheksaani segu (joonis 14 b). Veesisaldusega kihti võib hiljem soovi korral hapestada HCl(aq) abil, et muuta bensoehape tagasi neutraalseks.
Naatriumvesinikkarbonaadiga pesemine
Karboksüülhapete eraldamiseks orgaanilisest kihist vesikihti võib kasutada happe-aluselist ekstraktsiooni. Nagu eelmises punktis käsitleti, saab NaOH-d kasutada karboksüülhappe muutmiseks vees paremini lahustuvaks ioonkarboksülaatvormiks. Kui aga segu sisaldab soovitud ühendit, mis võib NaOH-ga reageerida, tuleks kasutada leebemat aluspõhja, näiteks naatriumvesinikkarbonaati. Tekib sarnane reaktsioon.
Naatriumvesinikkarbonaadiga pesemine
Karboksüülhapete eraldamiseks orgaanilisest kihist vesikihti võib kasutada happe-aluselist ekstraktsiooni. Nagu eelmises punktis käsitleti, saab NaOH-d kasutada karboksüülhappe muutmiseks vees paremini lahustuvaks ioonkarboksülaatvormiks. Kui aga segu sisaldab soovitud ühendit, mis võib NaOH-ga reageerida, tuleks kasutada leebemat aluspõhja, näiteks naatriumvesinikkarbonaati. Tekib sarnane reaktsioon.
Üks erinevus NaOH asemel baasi NaHCO3 kasutamisel on see, et kõrvalsaadus süsihape (H2CO3) võib laguneda veeks ja süsinikdioksiidigaasiks. Kui happelist lahust raputatakse eraldussahtris naatriumvesinikkarbonaadiga, tuleb jälgida, et seda õrnalt keerutatakse ja sagedamini ventileeritakse, et gaasist vabaneks rõhk.
Näide reaktsioonist, mille töötluses kasutatakse sageli naatriumbikarbonaadipesu, on Fischeri esterdamisreaktsioon. Selle näitamiseks refluksiti bensoehapet etanoolis koos kontsentreeritud väävelhappega, et moodustada etüülbensoaati (joonis 16 a ja b). Reaktsioonisegu TLC-plaadil 1 tunni möödudes tagasivoolust näitas reageerimata karboksüülhappe jääke (joonis 16 c), mis ei ole reaktsiooni energeetika tõttu ebatavaline.
Näide reaktsioonist, mille töötluses kasutatakse sageli naatriumbikarbonaadipesu, on Fischeri esterdamisreaktsioon. Selle näitamiseks refluksiti bensoehapet etanoolis koos kontsentreeritud väävelhappega, et moodustada etüülbensoaati (joonis 16 a ja b). Reaktsioonisegu TLC-plaadil 1 tunni möödudes tagasivoolust näitas reageerimata karboksüülhappe jääke (joonis 16 c), mis ei ole reaktsiooni energeetika tõttu ebatavaline.
Karboksüülhappe jäägid saab soovitud esterproduktist eemaldada happelis-baasilise ekstraheerimise abil eraldussahvris. Pesu naatriumbikarbonaadiga muudab bensoehappe vees paremini lahustuvaks naatriumbensoaadi vormiks, ekstraheerides selle vesikihti (joonis 17). Lisaks neutraliseerib naatriumvesinikkarbonaat selles reaktsioonis katalüütilise happe.
Naatriumvesinikkarbonaat on selles protsessis eelistatav NaOH-le, kuna see on palju nõrgem alus; NaOH-ga pesemine võib põhjustada esterprodukti hüdrolüüsi.
Hapete ja aluste segud
Nagu eelnevalt on käsitletud, saab ühendite happe-aluse omadusi kasutada teatavate ühendite selektiivseks ekstraheerimiseks segudest. Seda strateegiat võib laiendada ka teistele näideteleHapete ja aluste segud
Aluste ekstraheerimine
Aluselisi ühendeid, näiteks amiine, saab orgaanilistest lahustest ekstraheerida, raputades neid happeliste lahustega, et muuta need vees paremini lahustuvateks sooladeks. Sel viisil saab neid ekstraheerida orgaanilisest kihist vesikihti.Karboksüülhapete ekstraheerimine vs. fenoolid
Nagu eelnevalt mainitud, saab karboksüülhappeid orgaanilisest kihist vesikihti ekstraheerida, raputades neid aluseliste lahustega, mis muudab nad vees lahustuvamateks sooladeks.
Nagu eelnevalt mainitud, saab karboksüülhappeid orgaanilisest kihist vesikihti ekstraheerida, raputades neid aluseliste lahustega, mis muudab nad vees lahustuvamateks sooladeks.
Sarnane reaktsioon toimub ka fenoolidega (PhOH) ja ka neid saab ekstraheerida NaOH vesikihti (joonis 18 a).
Fenoolid on siiski tunduvalt vähem happelised kui karboksüülhapped ja nad ei ole piisavalt happelised, et reageerida täielikult nõrgemate aluste NaHCO3-ga. Seetõttu võib fenoolide ja karboksüülhapete segude eraldamiseks kasutada bikarbonaadi lahust (joonis 18 b).
Fenoolid on siiski tunduvalt vähem happelised kui karboksüülhapped ja nad ei ole piisavalt happelised, et reageerida täielikult nõrgemate aluste NaHCO3-ga. Seetõttu võib fenoolide ja karboksüülhapete segude eraldamiseks kasutada bikarbonaadi lahust (joonis 18 b).
Happeliste, aluseliste ja neutraalsete ühendite ekstraheerimine
Eelnevalt käsitletud happe-aluse omadused võimaldavad happelisi (nt RCO2H), aluselisi (nt RNH2) ja neutraalseid komponente sisaldavat segu puhastada mitme ekstraktsiooni abil, nagu on kokkuvõtlikult esitatud joonisel 19 (mille puhul kasutatakse veest vähem tihedat orgaanilist lahustit).
Eelnevalt käsitletud happe-aluse omadused võimaldavad happelisi (nt RCO2H), aluselisi (nt RNH2) ja neutraalseid komponente sisaldavat segu puhastada mitme ekstraktsiooni abil, nagu on kokkuvõtlikult esitatud joonisel 19 (mille puhul kasutatakse veest vähem tihedat orgaanilist lahustit).
Eeldatakse, et seda tüüpi eksperimenti läbi viivad lugejad on tuttavad ühe- ja mitmekordse ekstraheerimise läbiviimisega. Selles jaotises kirjeldatakse erinevusi üldiste ekstraheerimismenetluste ja joonisel 19 kokkuvõtlikult esitatud protsessi vahel.
1. Happelise komponendi eraldamine:
a) Kui happeline komponent on Erlenmeyeri kolvis veekihis, saab seda 2M HCl(aq) lisamisega tagasi neutraalseks komponendiks muuta, kuni lahus annab pH 3-4 (pH-paberiga määratud). Kui happe kogus on suur, nii et hapestamine nõuaks liiga suurt kogust 2M HCl(aq), võib kontsentreeritud HCl(aq) selle asemel lisada tilkhaaval. Madalamad HCl(aq) kontsentratsioonid on vähem ohtlikud, kuid vesikihi mahu suurendamine suure hulga võrra mõjutaks järgnevate ekstraheerimise ja filtreerimise tõhusust.
b) Pärast hapestamist võib võtta kaks teed, sõltuvalt sellest, kas happeline komponent on tahke või vedel.
1. Happelise komponendi eraldamine:
a) Kui happeline komponent on Erlenmeyeri kolvis veekihis, saab seda 2M HCl(aq) lisamisega tagasi neutraalseks komponendiks muuta, kuni lahus annab pH 3-4 (pH-paberiga määratud). Kui happe kogus on suur, nii et hapestamine nõuaks liiga suurt kogust 2M HCl(aq), võib kontsentreeritud HCl(aq) selle asemel lisada tilkhaaval. Madalamad HCl(aq) kontsentratsioonid on vähem ohtlikud, kuid vesikihi mahu suurendamine suure hulga võrra mõjutaks järgnevate ekstraheerimise ja filtreerimise tõhusust.
b) Pärast hapestamist võib võtta kaks teed, sõltuvalt sellest, kas happeline komponent on tahke või vedel.
- Kui ioonsoola hapestamisel tekib tahke aine, võib selle koguda imufiltreerimise teel. Seda meetodit tuleks kasutada ainult siis, kui on näha suuri koguseid suure suurusega kristalle. Kui moodustuvad peened kristallid (mis on üsna tavalised), ummistavad need filterpaberit ja takistavad piisavat äravoolu. Kui võrreldes teoreetilise kogusega on näha ainult väike kogus tahkeid aineid, on ühend tõenäoliselt üsna vees lahustuv ja filtreerimine tooks kaasa vähese saagise.
- Kui hapestamisel ei teki tahkeid aineid (või kui moodustuvad peened kristallid või väike kogus tahkeid aineid), ekstraheerige happeline komponent tagasi orgaanilisse lahustisse (×3). Üldise rusikareeglina kasutage ekstraheerimiseks kolmandiku võrra rohkem lahustit kui algset kihti (nt kui kasutate 100 ml vesilahust, ekstraheerige iga kord 33 ml orgaanilise lahustiga). Enne ekstraheerimist jahutage vesilahust kindlasti jäävannis, kui hapestamine tekitab märgatavat kuumust. Järgneb soolveepesu (× 1), kui kasutatakse dietüüleetrit või etüülatsetaati, kuivatatakse kuivainega ja eemaldatakse lahusti pöörleva aurustiga, et jätta alles puhas happeline komponent.
2. Aluselise komponendi eraldamine:
Kasutatakse samasugust protsessi nagu happelise komponendi isoleerimisel, kuid lahus leelotatakse 2M NaOH(aq) abil, kuni pH on 9-10, nagu on määratud pH-paberiga.
3. Neutraalse komponendi eraldamine:
Neutraalne komponent on orgaanilises kihis "allesjäänud" ühend. Eraldamiseks pestakse soolveega (× 1), kui kasutatakse dietüüleetrit või etüülatsetaati, kuivatatakse kuivainega ja eemaldatakse lahusti pöörleva aurusti abil, et jätta alles puhas neutraalne komponent.
Kasutatakse samasugust protsessi nagu happelise komponendi isoleerimisel, kuid lahus leelotatakse 2M NaOH(aq) abil, kuni pH on 9-10, nagu on määratud pH-paberiga.
3. Neutraalse komponendi eraldamine:
Neutraalne komponent on orgaanilises kihis "allesjäänud" ühend. Eraldamiseks pestakse soolveega (× 1), kui kasutatakse dietüüleetrit või etüülatsetaati, kuivatatakse kuivainega ja eemaldatakse lahusti pöörleva aurusti abil, et jätta alles puhas neutraalne komponent.
Kokkuvõte.
Ekstraheerimismeetodeid kasutatakse mõnede ainete ekstraheerimiseks segust. Need ained võivad olla aluselised, happelised või neutraalsed (polaarsed või mittepolaarsed). Näiteks kasutatakse seda meetodit amfetamiini tootmisel dekanteerimise etapis: kogutakse alkoholiga amfetamiini baasi sisaldav ülemine kiht. Seda võib veidi kuivatada veevaba magneesiumsulfaadiga ja räbu võib täiendavalt ekstraheerida mittepolaarse lahustiga (eeter, benseen, tolueen), seejärel aurustatakse lahusti. Mefedrooni tootmine hõlmab manipuleerimist eraldussahvliga ja ekstraheerimist. Samuti kasutatakse happe-aluselist ekstraheerimist mõnede psühhoaktiivsete ainete puhastamisel lisanditest.
Attachments
Last edited: