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：

()分配系数度

中的B 在溶剂Χ度中的A 在溶剂ΧK =浓浓 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V mL 溶液中，溶解有m 0 g 的溶质（X ），每次用S mL 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m 1 g ，则在溶剂A 和溶剂B 中的浓度分别为m 1/V 和(m 0-m 1)/S 。根据分配定律： ()K S m m V m =-101 或 S

KV KV m m +=01 设萃取两次后溶质（X ）在溶剂A 中剩余量为m 2 g ，则有 ()K S m m V m =-212 或 2

012⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=S KV KV m S KV KV m m 显然，萃取n 次后溶质在溶剂A 中的剩余量m n 应为：

n

n S KV KV m m ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=0 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S

KV KV +恒小于1，所以n 越大，m n 就越小，即把一定量溶剂分成几份多次萃取比一次萃取好。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 ℃时正丁酸在水与苯中的分配系数3

1=K ，若有100 mL 水中含有4 g 正丁酸的溶液，用苯100 mL 进行萃取，如用苯100 mL 一次萃取，则萃取后水中正丁酸剩余量为：

g m 0.11001003

11003141=+⨯⨯⨯= 萃取效率为：%75%1004

14=⨯-。 若用100 mL 苯以每次33.3 mL 萃取三次，则剩余量为：

g m 5.03.33100311003143

3=⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯= 萃取效率为：%5.87%1004

5.04=⨯-。 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 ，m n /(m n+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。

2．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2~3 min，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：

①较长时间静置。