萃取操作规程及流程

一、实验目的了解萃取的原理及应用，掌握其操作方法。二、实验原理萃取也是分离和提纯有机化合物常用的操作之一。应用萃取可以从固体或液体混合物中提取出所需要的物质，也可以用来洗去混合物中的少量杂质。前者通常称为“抽提”或“萃取”，后者称为“洗涤”。1．基本原理萃取是利用物质在两种不互溶（或微溶）溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离、提取或纯化目的的一种操作。假如某溶液由有机化合物X溶解于溶剂A而成，如果要从其中萃取X,可选择一种对X溶解度很大而与溶剂A不相混溶和不起化学反应的溶剂B。把该溶液放入分液漏斗中，加入适量溶剂B,充分振荡。静置后，由于A与B不相混溶，分成上下两层。此时X在A、B两相间的浓度比，在一定温度下为一常数，叫做分配系数，以K表示，这种关系称为分配定律。可用公式表示如下：X在溶X在溶剂A中的浓度X在溶剂B中的浓度=K（分配系数）在萃取中，用一定量的溶剂一次萃取好还是分几次萃取好呢？通过下面的推导来说明这个问题。设在VmL溶液中，溶解有m0g的溶质（X）,每次用SmL溶剂B重复萃取。假如，第一次萃取后剩留在溶剂A中的溶质（X）量为m1g，则在溶剂A和溶剂B中的浓度分别为m]/V和（m0-m1）/S。根据分配定律:KVm=m—ioKV+S设萃取两次后溶质（X）在溶剂A中剩余量为m2g，则有或KV=m或KV=m—iKV+S厂KV丫、KV+S丿显然，萃取n次后溶质在溶剂A中的剩余量mn应为:在用一定量溶剂进行萃取时，我们希望在A溶剂中剩余量越少越好，在上

式中KV恒小于1,所以n越大，mn就越小，即把一定量溶剂分成几份多次萃KV+S取比一次萃取好。值得注意的是，上面的式子只适用于A、B两种溶剂几乎不互溶的情况。例如A是水，而B是苯、四氯化碳或氯仿时，上式适用；若B是与水有少量互溶的溶剂如乙醚则上式只为近似，但也能粗略地估计结果。例如，设已知15°C时正丁酸在水与苯中的分配系数k=1，若有100mL水3中含有4g正丁酸的溶液，用苯100mL进行萃取，如用苯100mL一次萃取，则萃取后水中正丁酸剩余量为：13x100m=4x =1.0g1 \x100+100萃取效率为：匕1x100%=75%。4若用100mL苯以每次33.3mL萃取三次，则剩余量为：(1)-x100=0.5g=0.5g1-x100+33.313 丿萃取效率为：4—0.5x100%=87.5%。4从上面的计算可知，对一定量的溶剂，少量多次萃取效率要高于一次用全量萃取，但是当萃取剂总量不变时，萃取次数（n）增加，S就要减少。当n>5时,n和S这两种因素的影响几乎抵消。再增加n，mn/（mn+1）的变化很小，所以一般同体积溶剂分为3~5次萃取即可。上面的分析也适合于由溶液中萃取出（或洗涤去）溶解的杂质。萃取操作在实验室中用得最多的是水溶液中物质的萃取，最常使用的萃取器皿为分液漏斗。操作时应选择容积较液体体积大一倍以上的分液漏斗，把活塞擦干，在活塞上涂少许凡士林，塞好后再把活塞向一个方向旋转至透明。将分液漏斗的玻塞和活塞用橡皮筋套在漏斗上，并检查玻塞和活塞是否漏水。然后将漏斗放在固定在铁架上的铁圈中，关好活塞，将要萃取的水溶液和萃取剂（一般为溶液体积的1/3）依次自上口倒入漏斗中，塞紧玻塞，取下分液漏斗振摇，使液层充分接触。具体振荡方法是：用右手紧握住分液漏斗的颈部，并紧紧顶住玻塞，用左手握住活塞，以拇指和食指压住活塞柄，图2-32分液漏斗的振摇倾斜倒置如图2-32（1）所示。上下轻轻振摇，分液漏斗在振摇时，漏斗内水及有机溶剂（如乙醚）会产生很大的蒸气压力，因此要经常放气如图2-32（2），以解除分液漏斗内的压力。如不经常放气，蒸气压会超过外界大气压，塞子就可能被顶开而出现漏液。放气时将漏斗下管斜向上方（勿对着人！），用按着活塞的拇指和食指拧动活塞使气体放出，立即关闭活塞，继续振摇。如此重复至放气时只有很小压力后，再剧烈振摇2〜3min,然后将分液漏斗放回铁圈中静置。待两层液体完全分开后，打开上面的玻塞（或旋转玻塞对准气孔），再将活塞慢慢旋开，下层液体自活塞放出。分液时一定要尽可能分离干净，有时在两相间可能出现的一些絮状物也应同时放出。然后将上层液体从分液漏斗的上口倒出，切不可从活塞放出，以免被残留在漏斗颈上的第一种液体所玷污。将水溶液倒回分液漏斗中，再用新的萃取剂萃取，萃取次数取决于分配系数，一般需3〜5次。将所有的萃取液合并，加入合适的干燥剂干燥，然后蒸去溶剂，萃取所得的有机物视其性质可利用蒸馏、重结晶等方法纯化。上述操作中的萃取剂是有机溶剂，它是根据“分配定律”使有机化合物从水溶液中被萃取出来。另一类萃取剂的萃取原理是利用它能与被萃取物质起化学反应，这种萃取通常用于从化合物中移去少量杂质或分离混合物，操作方法与上面所述的相同。常用的这类萃取剂有5%氢氧化钠水溶液，5%或10%碳酸钠、碳酸氢钠溶液，稀盐酸、稀硫酸及浓硫酸等。碱性的萃取剂可从有机相中移去有机酸，或从溶于有机溶剂的有机化合物中除去酸性杂质（使酸性杂质形成钠盐溶于水中）。稀盐酸及稀硫酸可从混合物中萃取出有机碱性物质或用于除去碱性杂质。浓硫酸还可从饱和烃中除去不饱和烃，从卤代烷中除去醇及醚等。在萃取时，特别是当溶液呈碱性时，常常会产生乳化现象；有时由于存在少量轻质的沉淀、溶剂互溶、两液相的相对密度相差较小等原因也可能使两液相不能清晰地分开而难以完全分离。破坏乳化的方法有以下几种：较长时间静置。若因两种溶剂（水与有机溶剂）能部分互溶而发生乳化，可以加入少量电解质（如氯化钠），利用盐析作用加以破坏，在两相相对密度相差很小时，也可以加入食盐，以增加水相的相对密度。若因溶液碱性而产生乳化，常可加入少量稀硫酸或采用过滤等方法除去。此外根据不同情况，还可以加入其它破坏乳化的物质如乙醇、磺化蓖麻油等。萃取溶剂的选择要根据被萃取物质在此溶剂中的溶解度而定，同时要易于和溶质分开，所以最好选用低沸点的溶剂，一般水溶性较小的物质可用石油醚萃取；水溶性较大的可用苯或乙醚；水溶性很大的用乙酸乙酯。第一次萃取时，使用溶剂的量，常要较以后几次多一些，这主要是为了补充溶剂稍溶于水而引起的损失。三、 实验用品移液管，分液漏斗，锥形瓶，滴定管，乙酸水溶液20mL,乙醚60mL,标准氢氧化钠溶液，酚酞指示剂四、 实验步骤1.简单萃取用移液管准确量取10mL冰醋酸与水的混合液（冰醋酸与水以1:19的体积比相混合），放入分液漏斗中，用30mL乙醚萃取。按上述方法进行振摇和放气，直至放气时只有很小压力后，再剧烈振摇2〜3min。然后将分液漏斗放在铁圈上静置，待分液漏斗中的液体分成清晰的两层后，旋开活塞，放出下层水溶液于50mL锥形瓶中，加入1~2滴酚酞作指示剂，用标准氢氧化钠溶液滴定。计算：（1） 留在水中的醋酸量及质量分数；（2）乙醚萃取的醋酸量及质量分数。2.多次萃取法准确移取10mL冰醋酸与水的混合液于分液漏斗中，用10mL乙醚萃取。分去乙醚溶液，将水溶液再用10mL乙醚萃取，分出乙醚溶液后，将第二次剩余的水溶液再用10mL乙醚萃取。最后将用乙醚第三次萃取后的水溶液放入50mL锥形瓶中，用标准氢氧化钠溶液滴定。计算：（1）留在水中的醋酸量及质量分数；（2） 乙醚萃取的醋酸量及质量分数。根据上述两种不同步骤所得数据，比较萃取醋酸的效率。五、思考题若用下列溶剂萃取水溶液，它们将在上层还是下层？乙醚、氯仿、环己烷、苯。答：乙醚、环己烷、苯上层，氯仿在下层。用不相溶的溶剂从水中提取乙酸，你认为哪种方法最有效？答：多次萃取。如果用有机溶剂提取水溶液，你不能确定分液漏斗中哪一层是有机层，如何迅速解决这个问题？答:PH试纸测定一下，水层是酸性的。影响萃取法的萃取效率的因素有哪些？怎样才能选择好溶剂？答：用同量的溶剂，分多次用少量溶剂来萃取，其效率高于一次用全量溶剂来萃