CAPITOLUL 4 Extracţia lichid-lichid (LLE)
CAPITOLUL 4 Extracţia lichid-lichid (LLE) CAPITOLUL 4 Extracţia lichid-lichid (LLE)
Exemple. Conform relaţiei (4.8), o substanţă X având Kd = 10 se va extrage cu un randament de 90,9%, pentru un raport de volume al celor două faze θv = 1. Acelaşi randament se poate obţine pentru o altă substanţă X’ având Kd = 1, dar utilizând un raport de volume de 10 ori mai mare decât în primul caz, adică θv =10. 4.4. Raport de concentrare Raportul de concentrare (rC) are o mare importanţă în practică analitică. De regulă, extracţia analitului X se face cu scopul concentrării acestuia în solventul organic nemiscibil cu cel apos. Valoarea lui rC ne arată de câte ori concentraţia analitului X din faza organică creşte (sau scade) faţă de concentraţia sa iniţială din faza apoasă: [ X] r o C = [ X] aq, initial no ( X) V V o aq 1 = = η ⋅ = η ⋅ naq, initial( X) Vo θv Vaq (4.9) Conform relaţiei (4.9) are loc concentrarea analitului când raportul de concentrare rC > 1; sau η > θv. Rapoarte de concentrare mai mari decât 1 se obţin pentru randamente mari de extracţie (aproape de 100%) şi θv subunitar (Vaq > Vo). Utilizând relaţia randamentului (4.8), expresia raportului de concentrare devine: K r d C = (4.10) Kd ⋅ θv + 1 Atunci când Kd este foarte mare (Kd → ∞, ceea ce înseamnă că practic aproape toată cantitatea de analit X este transferată prin extracţie în faza organică), raportul de concentrare devine: 1 Vaq r C = = (4.11) θv Vo De exemplu, pentru o substanţă X având Kd foarte mare pentru un anumit solvent organic, aceasta se poate concentra de 10 ori în stratul organic dacă raportul Vaq/Vo = 10. De regulă, rapoarte Vaq/Vo mai mari de 10 nu sunt utilizate în scopuri analitice, din cauza dificultăţilor de separare a celor două straturi. Pentru a se realiza totuşi concentrarea analiţilor din proba apoasă iniţială (cu volum Vaq), în practică se preferă următoarea secvenţă de operaţii analitice: - extracţia analitului X într-un solvent organic faţă de care acesta are o mare valoare a constantei Kd; volumul solventului organic (Vo) şi Kd vor determina valoarea randamentului de extracţie η; - separarea (prelevarea) stratului organic (sau a unei părţi din el) şi evaporarea acestuia la sec (la temperatură moderată şi sub curent de gaz inert, cum ar fi N2); - reluarea reziduului într-un volum mic de solvent (acelaşi sau altul), notat cu Vsolv; acesta va dizolva întreaga cantitatea de analit extrasă în Vo, notată anterior cu no(X). Concentraţia de analit în soluţia formată cu solventul nou va fi: 55
no ( X) naq, initial( X) ⋅ η η⋅[ X] aq, initial ⋅ Vaq [ X] solv = = = (4.12) Vsolv Vsolv Vsolv Raportul de concentrare obţinut în acest caz devine: [ X] V solv aq rC = = η ⋅ (4.13) [ X] aq, initial Vsolv După cum se poate observa, raportul de concentrare în acest caz nu depinde de volumul de solvent organic în care s-a efectuat extracţia (Vo). De asemenea, sunt neglijate eventualele pierderi de analit X antrenat prin evaporarea solventului. De exemplu, dacă un analit se extrage cu un randament foarte mare (aproape de 1, echivalent cu 100%) dintr-un volum Vaq = 10 mL într-un volum Vo de solvent organic, iar în final, după prelevarea şi evaporarea solventului organic, reziduul este reluat în Vsolv = 0,2 mL, atunci s-a obţinut un raport de concentrare în analitul X de 10/0,2 = 50. Prin urmare, concentraţia analitului în proba finală creşte de 50 ori faţă de concentraţia iniţială din proba apoasă. 4.5. Selectivitatea extracţiei Selectivitatea procesului de extracţie (notată cu ΔAB) este o măsură a gradului de separare a analiţilor din proba iniţială apoasă şi poate fi exprimată prin raportul de concentraţii în care două substanţe A şi B se regăsesc în stratul organic ([A]o şi [B]o), după operaţia de extracţie: [ A] o Δ AB = (4.14) [ B] o Ţinând cont de definiţia (4.5) a randamentului de extracţie, acesta se va exprima pentru cei doi analiţi A şi B astfel: no ( A) [ A] o ⋅ Vo ηA = = (4.15) naq, initial ( A) [ A] aq, initial ⋅ Vaq no ( B) [ B] o ⋅ Vo ηB = = (4.16) naq, initial ( B) [ B] aq, initial ⋅ Vaq Introducând [A]o şi [B]o din relaţiile (4.15) şi (4.16) în formula selectivităţii ΔAB se va obţine noua relaţie: [ A] aq, initial η Δ A AB = ⋅ (4.17) [ B] aq, initial ηB Prin urmare, selectivitatea procesului de extracţie depinde de constantele de distribuţie 56
- Page 1 and 2: 4.1. Clasificare CAPITOLUL 4 Extrac
- Page 3: 4.3. Randamentul de extracţie Rand
- Page 7 and 8: Iar cantitatea rămasă în stratul
Exemple. Conform relaţiei (4.8), o substanţă X având Kd = 10 se va extrage cu un<br />
randament de 90,9%, pentru un raport de volume al celor două faze θv = 1. Acelaşi<br />
randament se poate obţine pentru o altă substanţă X’ având Kd = 1, dar utilizând un<br />
raport de volume de 10 ori mai mare decât în primul caz, adică θv =10.<br />
4.4. Raport de concentrare<br />
Raportul de concentrare (rC) are o mare importanţă în practică analitică. De<br />
regulă, extracţia analitului X se face cu scopul concentrării acestuia în solventul organic<br />
nemiscibil cu cel apos. Valoarea lui rC ne arată de câte ori concentraţia analitului X din<br />
faza organică creşte (sau scade) faţă de concentraţia sa iniţială din faza apoasă:<br />
[ X]<br />
r o<br />
C =<br />
[ X]<br />
aq,<br />
initial<br />
no<br />
( X)<br />
V V<br />
o<br />
aq 1<br />
=<br />
= η ⋅ = η ⋅<br />
naq,<br />
initial(<br />
X)<br />
Vo<br />
θv<br />
Vaq<br />
(4.9)<br />
Conform relaţiei (4.9) are loc concentrarea analitului când raportul de concentrare rC > 1;<br />
sau η > θv. Rapoarte de concentrare mai mari decât 1 se obţin pentru randamente mari<br />
de extracţie (aproape de 100%) şi θv subunitar (Vaq > Vo). Utilizând relaţia randamentului<br />
(4.8), expresia raportului de concentrare devine:<br />
K<br />
r<br />
d<br />
C = (4.10)<br />
Kd<br />
⋅ θv<br />
+ 1<br />
Atunci când Kd este foarte mare (Kd → ∞, ceea ce înseamnă că practic aproape toată<br />
cantitatea de analit X este transferată prin extracţie în faza organică), raportul de<br />
concentrare devine:<br />
1 Vaq<br />
r C = =<br />
(4.11)<br />
θv<br />
Vo<br />
De exemplu, pentru o substanţă X având Kd foarte mare pentru un anumit solvent<br />
organic, aceasta se poate concentra de 10 ori în stratul organic dacă raportul Vaq/Vo = 10.<br />
De regulă, rapoarte Vaq/Vo mai mari de 10 nu sunt utilizate în scopuri analitice,<br />
din cauza dificultăţilor de separare a celor două straturi. Pentru a se realiza totuşi<br />
concentrarea analiţilor din proba apoasă iniţială (cu volum Vaq), în practică se preferă<br />
următoarea secvenţă de operaţii analitice:<br />
- extracţia analitului X într-un solvent organic faţă de care acesta are o mare valoare a<br />
constantei Kd; volumul solventului organic (Vo) şi Kd vor determina valoarea<br />
randamentului de extracţie η;<br />
- separarea (prelevarea) stratului organic (sau a unei părţi din el) şi evaporarea acestuia<br />
la sec (la temperatură moderată şi sub curent de gaz inert, cum ar fi N2);<br />
- reluarea reziduului într-un volum mic de solvent (acelaşi sau altul), notat cu Vsolv; acesta<br />
va dizolva întreaga cantitatea de analit extrasă în Vo, notată anterior cu no(X).<br />
Concentraţia de analit în soluţia formată cu solventul nou va fi:<br />
55
Change language