Separační metody, extrakce

- dělící metody

- význam separace -

a) preparační - izolace 1 složky ze směsi

b) analytický - jestliže danou složku po oddělení stanovíme

- Obecně probíhá separace tak, že ke směsi se přidá další látka, která tvoří novou fázi a 1 ze složek do ní přejde. Vytvoří se mezifázová rovnováha.

- separační metody dělíme z několika hledisek -

a) dle typu fází mezi kterými se uskuteční přechod -  extraxce l → l, (s → l), loužení s → l, sublimace s → g, destilace l → g, chromatograf. metody l → l, l→s, (s → g)

b) podle techniky provedení - jednostupňová separace, vícestupňová separace, kontinuální separace

Extrakce

- princip - obecně je extrakce každý přechod do kapalné fáze. Zpravidla se jedná o přechod látky mezi dvěma nemísitelnými kapalinami. Tato metoda se v analytice často používá pro oddělení jedné složky ze směsi látek eventuelně odstranění např.: iontů rušících stanovení. K oddělení složky nejčastěji dochází na základě rozdílné rozpustnosti.

- rozpustnost - polární látky, s kovalentní polární a iontovou vazbou, se rozpouští v polárních rozpouštědlech - nejčastěji voda. Polární látky bývají anorganické. Nepolární látky, především organické se rozpouštějí v nepolárních rozpouštědlech, protože mají převahu kovalentních nepolárních vazeb.

- volba rozpouštědla - Nejdůležitější u extrakce je  volba vhodného rozpouštědla, nebo přesněji obou rozpouštědel. Tato rozpouštědla musí být chemicky stálá, nereagovat vzájemně ani se vzorkem a dále se nesmí mísit a extrahovaná látka se musí v obou rozpouštědlech rozpouštět co nejrozdílněji.

- V praxi se používá nejčastěji rozpouštědlo: a) silně polární - voda, b) silně nepolární - chloroform, hexan, benzen. Potřebujeme - li látku nepolárního charakteru s vazbou kovalentní nepolární vydělit z vodného prostředí, je postup velmi jednoduchý. Ke směsi přidáme nepolární rozpouštědlo ( chloroform) a nepolární látka snadno přejde do nepolárního prostředí, protože je v něm rozpustnější. V praxi však potřebujeme často oddělit ionty polárního charakteru - anorg - z vodného prostředí.

- oddělení anorganických iontů extrakcí - chceme - li extrahovat polární iont do organického rozpouštědla, musíme jej převést na extrahovatelnou formu, aby ztratil svůj iontový charakter. Přidáme k iontu org.l., se kterou specificky reaguje a vznikne objemný komplex. Zjednodušeně: obalíme anorganický iont organickou molekulou. Nikl tvoří komplex s dimethyl dioxinem ( čugajev), měďnaté ionty tvoří komplex s 8 - chinolinem, železnaté ionty tvoří komplex s α,α´dipyridilem, cobaltnaté ionty tvoří komplex s α - nitroso β naftolem, cínaté s pyrokatechinovou violetí

- stanovení látek v organickém rozpouštědle - a) stanovení látky přímo - v organickém rozpouštědle, například spektrofotometricky, b) opatrně odpaříme rozpouštědlo - a odparek zvážíme, c) přídavkem anorg. látky schopné rozrušit komplex, převedeme iont opět na anorganickou formu a stanovíme klasicky ve vodném prostředí

- matematický popis extrakce, rovnovážná konstanta - jestliže chceme vyjádřit kvantitativně kvalitu extrakce, vyjádříme to pomocí rozdělovací konstanty, která je podílem rovnovážných koncentrací látky A ve dvou prostředích K = [A]₂/[A]₁ kdy A je rovnovážná konstanta a 1,2 nám symbolizuje prostředí. Protože obvykle vytřepáváme látku do organického rozpouštědla, a je výhodné, aby konstanta byla větší než 1, je číslo 2 organické rozpouštědlo a 1 voda. Pro oddělení jódu z vodného roztoku do chloroformu pak zapisujeme: K = [I₂]_chloroform/[I₂]_voda. Ze zápisu vyplívá, že koncentrace látek v jedné fázi jednoznačně určuje i koncentraci látky v druhé fázi. Význam konstanty - číselně nám udává, kolikrát je extrahovaná látka rozpustnější v organickém rozpouštědle než ve vodě. Čili, rov. konst. je vlastně poměrem rozpustnosti látky v obou rozpouštědlech. V praxi se nejčastěji používá rozdělovací poměr Dc, který používá místo rovnovážné konstanty analytické koncentrace: Dc = Cx₂ / Cx₁

- praktické pokyny - a) daleko účinnější je opakovaná extrakce menším množstvím rozpouštědla, než jednoduchá extrakce trojnásobným množstvím rozpouštědla. b) Při vytřepávání látky do rozpouštědla nám nevznikne v dělící baňce ostré mezifázové rozhraní, ale emulze vody a org. l., což je nežádoucí. Odstranění: 1) počkat, až se emulze rozdělí, 2) opatrně protřepeme, aby se emulze nevytvořila, 3) přidáme látku (NaCl), která zvýší polaritu vody a tím rozdíl polarit mezi oběma rozpouštědly a emulze se nevytvoří - vysolení.