Химические методы анализа - 183 стр.

              VII.4. ПРИМЕНЕНИЕ ЭКСТРАКЦИИ                                которая приводит к концентрации в органической фазе С(орг):
                                                                                                       С(орг) = (С − С(вод))·r,
          VII.4.1. Определение константы распределения                    где С – начальная (исходная) концентрация вещества в водной фазе,
              масляной кислоты в воде и изобутаноле                       моль/л; r – отношение объемов водной и органической фаз V(вод)/V(орг).
                                                                                 Для нахождения коэффициента распределения D по полученным
        Для определения константы распределения готовят раствор из-       экспериментальным данным строят график зависимости С(орг) от С(вод).
вестной концентрации исследуемого вещества в воде или в органиче-                Известно три типа зависимости С(орг) от С(вод).
ском растворителе. В частности, готовят серию растворов по 50 см3                1. Экстрагируемое вещество в пределах исследованных равно-
масляной кислоты в воде: 0.35; 0.52, 1.70, 2.10, 3.50, 7.50 моль/дм3. В   весных концентраций не образует ассоциатов ни в водной, ни в орга-
шесть делительных воронок с притертыми пробками переносят содер-          нической фазах. В этих случаях зависимость С(орг) от С(вод) представля-
жимое каждой колбы и добавляют в каждую из них по 50 см3 изобути-         ет прямую, проходящую через начало координат (рис.7.8, средняя ли-
лового спирта. Раствор тщательно взбалтывают до установления рав-         ния). Такой тип зависимости получен в нашем примере.
новесия между двумя несмешивающимися фазами. Скорость экстрак-                   Тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс равен констан-
ции зависит от природы экстрагируемого вещества, от характера экст-       те распределения
рагента, интенсивности и скорости взбалтывания. Нижний слой жид-                         С(орг) /С(вод) = D = tg α или С(орг) = D· С(вод)
кости (масляная кислота в изобутаноле) отделяют от верхнего слоя с
водным раствором масляной кислоты.
        После полного разделения фаз в них находят равновесные кон-
центрации исследуемого вещества в органической (С(орг)) и водной
(С(вод)) фазах любым аналитическим методом: умеренные и большие




                                                                                               С (орг)
равновесные концентрации можно определить титриметрическими
методами, малые концентрации и ультраколичества – физико-
химическими методами. Например, водный раствор масляной кислоты,
полученный из верхней части раствора в каждой делительной воронке                                           С (вод)
объемом по 10 см3, титруют 0.1 н. водным раствором NaOH с индика-
тором фенолфталеин до появления слабо-розовой окраски. По объему
раствора NaOH в точке эквивалентности можно определить количество         Рис.7.8. Изотермы экстракции: верхняя линия – ассоциаты образуются в ор-
                                                                          ганической фазе; средняя линия – ассоциаты не образуются; нижняя линия –
молей масляной кислоты в водной фазе С(вод)·V(вод) каждой делительной
                                                                          ассоциаты образуются в водной фазе
воронки:
               С(вод)·V(вод) = СNaOH·50·VNaOH/10 = 0.5·VNaOH,
                                                                                 Это есть не что иное, как уравнение изотермы экстракции. Лога-
где СNaOH – молярная концентрация эквивалентов титранта, моль/дм3;
                                                                          рифмируя последнее выражение получаем уравнение прямой, не про-
50 - объем всего раствора масляной кислоты в водной фазе, V(вод) (см3);
                                                                          ходящей через начало координат и имеющей начало координат и на-
VNaOH - объем титранта в точке эквивалентности, см3; 10 - объем рас-
                                                                          клоненной к оси абсцисс под углом 450:
твора масляной кислоты, взятый после экстракции для титрования рас-
                                                                                                  lg С(орг) = lg D + lg С(вод)
твором щелочи из водной фазы, объем которой составлял 50 см3.
                                                                                 При делении любого значения С(орг) на соответствующее значе-
        Можно определить концентрации вещества в обеих фазах, но
                                                                          ние С(вод) всегда получается одно и то же значение, равное D. Если
достаточно хорошие результаты можно получить и при анализе только
                                                                          представить график в координатах С(орг)/С(вод) (абсцисса) - С(вод) (орди-
одной фазы, если известна начальная концентрация вещества в этой
                                                                          ната), то получим прямую, параллельную оси абсцисс (рис.7.9, средняя
фазе, например, С(вод). Как показано выше, концентрацию же в другой       линия). Следовательно, константа распределения (коэффициент рас-
фазе можно найти по формуле:
                                                                          пределения) D не зависит от равновесных концентраций. Пример тако-
                    С·V(вод) = С(орг) ·V(орг) + С(вод) ·V(вод) ,
                                                                          го процесса представлен в табл.7.4.


                                 365                                                                        366