Ekstraksiya

Ekstraksiya — iki faza arasında, bir çox hallarda iki qarışmayan mayelər arasında (adətən su və üzvi həlledici arasında)maddənin fiziki-kimyəvi paylanma prosesi və maddələrin uyğun ayrılma, parçalanma və qatılaşdırma üsuludur.

Ekstraksiya zamanı baş verən prosesler

Ekstraksiya zamanı aşağıdakı prosesler baş verir:

Ekstraksiya olunan birləşmələrin yaranması
Su və üzvi fazalar arasında ekstraksiya olunan birləşmələrin paylanması
Üzvi fazada nüfuz olan reaksiyalar –dissosiasiya, assosiasiya və polimerizasiya
Ekstraksiya olunan birləşmələrin yaranması hesabına birləşmə (adətən üzvi fazada)ekstraqent adlanır.Ekstraqentin fiziki və ekstraksiya xassələrinin yaxşılaşdırılması üçün tətbiq olunan təsirsiz üzvi həlledicilər-xloroform, karbon turşuları, benzol və s.durulaşdırıcı adlanır.

Su fazasından ayrılan ekstraksiya olunan birləşmələri saxlayan üzvi faza ekstrakt adlanır.Üzvi fazadan su fazasına maddə köçürülməsi reekstraksiya, reekstraksiya üçün istifadə olunan məhlul reekstraqent adlanır.

Maddənin ekstraksiya şərtləri

Metal ionunun və digər yüklü zərrəciklərin üzvi fazaya keçməsi üçün yükü neytrallaşdırmaq lazımdır.Metal ionlarını yüksüz kompleksə birləşdirmək olar, yükü olan kompleksləri ion assosiatları şəklində ekstraksiya etmək olar.
Əgər ekstraksiya olunan birləşmələrin üzvi həlledicidə həllediciliyi sudaki həlledicidən yüksəkdirsə, ekstraksiya mümkündür.Solvatasiya enerjisi nə qədər çox və hidrotasiya enerjisi nə qədər azdırsa ayrılma dərəcəsi bir o qədər yüksəkdir.
Birləşmənin üzvi həlledicidə yaxşı həll olunması üçün onun hidrofobluğunu təmin etmək lazımdır, yəni bir qayda olaraq (-SO₃H,-COOH,-OH) və s. olmalıdır və xelatın xarici üzvi hissəsi kifayət qədər həcmli olmalıdır ki,molekulun hidrofil hissəsini təcrid edə bilsin.
Ekstraksiya olunan birləşmə malekulunun ölçüləri artdıqca ayrılma dərəcəsi adətən artır, çünki iri malekullar suyun strukturunu pozur.
Ekstraqentin malekulları ilə solvatasiya ekstraksiyaya səbəb olur.
İon assisotlarının ekstraksiyası zamanı ionlarının yükü və ölçüsü mühümdür: ionların yükü artdıqca və olçüsü azaldıqca ekstraksiya pisləşir.Digər bərabər şəraitlərdə biryüklü ionlar pis ekstraksiya olunur.
Digər bərabər şəraitlərdə daha davamlı komplekslər yaxşı ekstraksiya olunur.

Əsas qanunlar (Nernst qanunu) və miqdarı xüsusiyyətlər

İki məhdud qarışan maye fazalarından ibarət sistemdə A maddəsinin paylanması

                                             A(s)↔A(u)

Şəklində göstərmək olar, hetrogen tarazlığı üçün gibbs enerjisinin dəyişməsi aşağıdakı tənliklə ifadə olunur

                                             ΔG = ΔGᵒ + RTln (αA)ü /(αA)s

Tarazlıq şəraitində ΔG = 0 olduğundan, alırıq

                                                    (αA)ü /(αA)s = e-ΔGᵒ/RT =KᵒD

Buradan göründüyü kimi, bu fazalarda həll olunan maddənin eyni bir forması üçün sabit temperaturda və təyiziqdə aktivliklərin nisbəti sabit kəmiyyətdir. (Nernst paylanma qanunu) KᵒD paylanma sabiti adlanır.Real şəraitdə xüsusilə üzvi fazada aktivlik əmsalı az məlum olduğundan real paylanma sabitindən istifadə olunur.

                                                     KᵒD = [A]ü/[A]s  (1)

L→0 olduqda KD kəmiyyətin limit qiyməti həqqiqi paylanma sabitinə yaxındır.Əgər hər iki faza bərk fazaya nəzərən doymuş məhlullar və ekstraksiya olunan maddə vahid eyni formadadırsa, onda tarazlıq zamanı paylanma sabiti

                                                        KD = S(ü)/S(s)   olar

burada S(ü) və S(s)- üzvi və su fazalarında maddənin həllediciliyidir. Ekstraksiya olunan maddə məhlulda müxtəlif formalarda ola bilər.Hər iki fazada bütün maddə formalatının tam konsentrasiyasının nisbəti, yəni paylanma əmsalı praktiki maraq kəsb edir:

                                                         D = C(ü)/C(s)

Paylanma əmsalının qiyməti ekstraksiya şərtlərindən, məsələn: paylanma əmsalı sabit olduğu halda (I=const olduqda) pH-dan və ekstraqentin konsentrasiyasından asılıdır. Hər bir fazada maddə miqdarı belədir.

                                              Q(s) = C(s)• V(s)       və           Q(ü) = C(ü)• V(ü)

burada C(s) və C(ü) ̶ fazalarda konsentrasiyalar, V(s) və V(ü) ) ̶ fazaların həcmidir. Bu işarələrdən istifadə edərək D-paylanma əmsal ilə R-ayrılma dərəcəsi arasında əlaqəni göstərmək olar

R,% = C(ü)• V(ü) •100/ C(s)• V(s) + C(ü)• V(ü) = D/D+ V(s)/ V(ü) •100

D-paylanma əmsalı hər iki fazada maddənin ümumi konsentrasiyalarının nisbətini ifadə edir. Deməli kəmiyyət paylanma şəraitindən asılı olacaq və fazaların həcmindən asılı olmayacaq D-dən fərqli olaraq ekstraksiya olunmuş maddənin onun ümumi miqdarındanolan payını ifadə edən R-ayrılma dərəcəsi fazaların həcmləri nisbətindən asılıdır və eyni bir paylanmaəmsalında V(s) -su fazasının həcmi sabitdirsə, V(ü)-üzvi faza həcmi nə qədər böyükdürsə, maddə bir o qədər tam ayrılır.

Ədəbiyyat

Пиккеринг У.Ф Cовременная аналитическая химия., пер. с анг. М. Изд «Химия» 1977.
Тутурин Н.Н., Экстрагирование, экстракция // Энциклопедический словарь Брокгаузи и Ефрона: в 86т. 1890-1907 г.