从溶液中提取物质的方法
化学试剂,九料化工商城 / 2020-11-21
利用物质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同，使物质从一种溶液内转移至另一种溶剂中，经过反复多次提取，能将绝大部分的物质提取出来.有机实验室中常用分液漏斗或连续提取仪器来进行。
(一)基本原理:分配定律是提取方法最主要的理论.物质对不同的溶剂有着不同的溶解度.同时，在两种互不相溶的液体中，加入了某种可溶性物质时，它就分别溶解于此两溶液中，实验证明，在一定温度时，该物质的分子在此两种溶液中不发生分解、电离、缔合和溶剂化等作用时，则此物质在两液层内浓度的比是一个定值，不论所加物质的量是多少都是如此，用公式表示，即：
CA
------=K(常数，即分配系数)
CB
CA，CB表示一种物质在两种互不相溶的溶剂中的浓度,例如琥珀酸在水和乙醚间的分配情况，即能说明此关系的存在，分配系数很接近于一个定值(见表2.4.1).
事实上，在一定条件下，某种物质在两液间的分配，有一个平衡存在.因而，当某层液体中的浓度达到饱和时，则另一层液体中的浓度亦会相应地饱和.所以，某物质在两液内的溶解度比，也相当于分配系数.因之，利用分配定律的关系，可以算出在提取后物质的剩余量。
假设
V=原溶液的体积，
W零=提取前物质的总量
S=提取溶剂的体积，
W1=提取一次后物质剩余量，
W2=提取二次后物质剩余量，
Wn=提取次后物质剩余量，
经一次提取，原溶液含该物质的浓度为W1/V，而提取溶剂中含该物质的浓度为(W0-W1)/S，按公式(1)
W1/V
-------------------=K
(WO-W1）/S
即
KV
W1=WO--------------
KV+S
依同理，经二次提取后，
KV KV
W2=W1-----------WO(-----------)2
KV+S KV+S
因此，经n次提取后，
KV
Wn=Wo(----------)n
KV+S
通过上列公式，可以算出最大限度地提出物质时，最低限度的提取次数.同时还指出提取效率的好坏，亦取决于提取方法:如不是在一次提取中用完所有的溶剂，而是把所有溶剂分为多次提取时，虽然用同量的溶剂，却能提取出更多的物质.例如，含有正丁酸4克的水溶液100毫升，用苯100毫升分别进行一次或三次提取，溶液中残留的正丁酸量是不同的(正丁酸对水与苯的分配系数是1/3).
1
---×100
3
100毫升苯一次提取:W1=4(-----------------)=1克
1
---×100+100
3
33.3毫升苯一次，共进行三次提取
1
---×100
3
W3=4(-------------------)³=0.5克
1
---×100+33.3
3
从此例能明显地看出，虽然同样用100毫升苯进行提取但其提取,但其提取效率，则以分次提取时为高。
(二)提取方法
1.分次提取方法:应用分液漏斗进行提取，是实验室中常用的操作方法之一，一般是选择一个比被提取溶液大1-2倍体积的分液漏斗，装入溶液和溶剂，塞好塞子.倒转，开启活塞，排除气体，关妥活塞后，先轻轻振荡，并时时开启活塞排气最后，再剧烈振摇1-2分钟，静置，使两液分层.下层液自活塞处绥缓放出，而上层液自分液漏斗口倒入其他容器中保存，并将溶液再倒入分液漏斗中，反复进行提取，待物质几乎全部提出后为止.当应用比重较溶液为重的溶剂进行提取时，上层液即为溶液，不需倒出即可另加溶剂进行提取.虽然，这项操作方法很简单，但是亦有因疏忽发生问题的，轻则影响产品的质量，不能获得准确的科学数据，重者发生事故影响安全，特将常见的问题，归纳如下，以作参考：
首先应指出，有时未能佔计溶液和溶剂的体积，使分液漏斗中溶液和溶剂装得很满，振摇时不能使溶剂和溶液分散为小的液滴，妨碍了物质对两溶液的分配过程，因而大大降低了提取效率，亦有在选买适当的分液漏斗后，忘将玻璃活塞关严，即将溶液倒入，待发觉后，溶液已部分流失，影响产量甚大，更有在振摇分液漏斗时，不经常开启活塞以排除气体，由于分液漏斗内压力的增大，溶液易自玻塞接缝处渗出，或者，当刚欲静置时，玻塞突然跳落打碎，造成损失.特别须注意的，用碳酸钠溶液洗涤附有酸性液体的溶剂时，因有二氧化碳产生，更应经常作排气手续，否则会导致液体冲出，影响产量，严重时，会造成爆炸事故.振摇完毕后，应充分静置，分离两液层，但常有未待两液清析分层，忙于分出下层，这样不但没有很好地达到提取目的，并反将杂质混入，影响质量.不过，有时在振摇后，溶液被乳化，不能迅速分层，特别是提取含有某些性或表面活性较强的物质(如蛋白质、长链脂肪酸、皂素等时，出现此种现象较多.遇到这种情况，可以按照一般方法来处理:如长时间静置、加食盐以饱和水溶液、滴加数滴醇类化合物改变表面张力、加热破坏乳状液(需注意防止燃烧)或者进行过滤等方法.但有时，虽经数种处理，亦不奏效.所以如此，主要是由于对乳状溶液的成因未加分析.例如，在提取含有表面活性剂的溶液时，形成的乳状溶液.当条件许可时，只要改变溶液的pH值就能分层.而当乳化现象是由于少量轻质固体存在，那末只要通过过滤就能迅速分层.唯过滤速度极慢，最好在未用溶剂振摇前，先行滤去轻质固体，必要时可加少量吸附剂或助滤剂(滑石粉或活性炭等)，所得澄清滤再以溶剂提取，操作较为方便又有形成乳状溶液是由于溶液的比重极为接近，因而，只要溶解无机盐于水溶液中，高其比重后，即可迅速分层.此外还须指出，用无机盐饱和水溶液后，能明显降低有机物质在水中的溶解度，确有提高提效率的作用.在提取时，亦会遇到某些有机弱碱或弱酸的类，因在水溶液中能发生一定程度的离解，以有机溶剂时，它们极易被提出，例如5-甲基-2-异丙基苯酚钠水溶液用乙醚提取一次，可提出6-甲基-2-异丙基苯酚88％，同地，很多有机弱碱或弱酸的盐类有类似的情况.为了避免有机弱碱或弱酸的盐被提出，必需在溶液中加入过多的酸或碱方能达到顺利提取的目的。
2.连续提取方法:这种方法，实验室中亦常用，主要用于提取某些物质在溶液中的溶解度极大，用分次提取，效率很差的情况它是利用一套仪器，使溶剂在进行提取后，自动流入加热器中，蒸发成为气体，遇冷凝器复成液体，再进行提取.如此循环不已，即能提出极大部分的物质、此法的提取效率甚高溶剂用量很少.唯一的缺点是操作时间较长不过，该法不适用于因受热分解或变色的物质.选择连续提取方法时，需视所用溶剂的比重大于或小于被提取溶液比重的情况，而采用不同式样的仪器，但都是基于同一原理，现仅举两种类型的装置图为例(可结合工作的实际需要，自行设计或政装).图2.4.1为用轻溶剂连续提取的装置，图2.4.2为用重溶剂连续提取的装置。
连续提取效率的优劣，主要根据提取溶剂对被提取物质的溶解度选择性，溶剂在溶液中分散的程度以及溶剂在溶液中所经过的时间.因之，在进行连续提取时，必需安装溶剂分散器(多孔球或板)和应用长柱形的器皿盛装溶液，这样才能达到提取效率高、操作时间短的连续提取、在连续提取时，有时出现提取溶剂浮升至液面或沉入瓶底较缓慢甚至没有液滴从分散器小孔逸出的情况，只需改变溶液的比重或提高积贮溶剂的小漏斗位置，即能顺利地进行提取.
(三)提取溶剂的选择：提取溶剂的选择是随着被提取物质本身的性质而定的，一般讲，难溶于水的物质用石油等提取；较易溶者，用乙醚或苯提取；易溶于水的物质用醋酸乙酯或其他类似溶剂来提取.例如，若用乙醚提取水中的草酸效果差，若用醋酸乙酯提取，则效果就好.选择溶剂不仅要考虑溶剂对被提取物质的溶解度要大，对杂质的溶解度要小，而且还要考虑溶剂的沸点不宜过高.如选择不当，回收溶剂不易，还会使产品在回收溶剂时有所破坏.当然，被用来提取的溶剂，要有一定的化学稳定性及小的毒性.另外，比重亦要适当.上述各点仅作为工作中选择提取溶剂的参考.事实上不可能合乎理想，只要其中主要的合乎要求，即使有其他一些缺点，亦可采用.
提取操作常常是从水溶液中提出所要的物质，表2.4，2是一些常用有机溶剂在水中的溶解度，（九料化工https://www.999gou.cn/）供参考。
.jpg "表2.4.1 25℃时，魂珀酸在水和乙醚中的分配")
.jpg "溶剂的连续提取装置")
.jpg "常用有机溶剂在水中的溶解度")
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