第二章溶剂萃取法
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第二章溶剂萃取法
式中 C ------在水相中青霉素的总浓度； [A-]-------在水相中青霉素阴离子的浓度 青霉素在水中的电离，可用电离常数来表示
式中[H+]为水中氢离子浓度。 用上面四个关系式可以导出表现分配系数的计算式
第二章溶剂萃取法
已知青霉素的电离平衡常数Kp=10-2.75，所以当 pH＜1.0时，青霉素在有机相和水相之间的分配 接近于不电离的青霉素游离酸的分配，而在pH＞ 5时，分配系数就随着[H+]浓度下降而比例下降， 在1.0＜pH＜10范围内分配系数取决于水相的PH 值． 多级萃取计算练习（洗衣服为例子） 用苯萃取化工生产废液中的醋酸，在有机相中醋 酸生成二聚物，推导到萃取分配比并说明回收条 件。
容量与同一电容器中一个已知介电常数的标准液体的电容
量相比较而求得的。
如果D1和D2分别为测试液体和标准液体介电常数，C1
和C2分别为一个电容器内分别充满有上述两种液体时的静
电容量。则
D1 C1
D2
C2
D2为已知值，C1和C2可以测量，所以D1值可以求得。各 种溶剂的介电常数值列于下表：
第二章溶剂萃取法
第二章溶剂萃取法
介电常数是一个化合物摩尔极化程度的量度，如果这个值
知道，那末就可以预知一个化合物是极性还是非极性，一
个物质的介电常数D，可用此物质在一个电容器中二极板
之间所测得的静电容量c来量度。
如果C0是在完全真空时，同一电容器中的静电容量值，那 么实际上，介电常数是用一个充满已知液体的电容器的电
第一，青霉素虽在水中可离解，但在水相和有机相之 间分配的仅仅是青霉素游离酸(不离解的分子)。
第二章溶剂萃取法
第二，在萃取时不发生青霉素分子的电离作用。 第三，在有机溶剂中青霉素分子不离解为离子。
在这些前提下，可以得到相平衡特性是pH的函数。青霉 素在两相间的分配可表示为：
式中 K0-----不离解的青霉素的分配系数； K-----表现分配系数； [AH]----青霉素在有机溶剂中的浓度； [AH]----在水相中不电离的青霉素浓度。
溶剂萃取法
无论在科学实验还是在工业生产过程中，都经常会遇到“萃取” 这个名词。
在化学、生物合成工业上萃取也是一个重要的提取方法和分 离混合物的单元操作。这是因为萃取法具有：(1)传质速度快、 生产周期短，便于连续操作、容易实现自动控制；(2)分离效率 高、生产能力大等一系列优点，所以应用得相当普遍。不仅对抗 生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物常采用有机溶剂萃取法 进行提取，而且近年来又开发了不使酶等蛋白质失活的双水相萃 取法，已成功地应用于提取甲酸脱氢酶、α-葡糖苷酶等。本章 重点介绍有机溶剂萃取法的理论与实践。
各种溶剂的介电常数（在25℃时）
第二章溶剂萃取法
可以测定被提取物(产物)的介电常数，来寻找极性相 当的溶剂。具体来讲，就是要选择一个对产物溶解度 大即萃取能力高和选择性或分离程度高的溶剂，这是 主要的。这两个要求都反映在分配系数K0上。要说 清这个问题，须从分配定律谈起，在物理化学中已经 有介绍，即在一定温度、一定压力下，溶质分配在两 个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度 比为一常数K0，这个常数称为分配系数。
第二章溶剂萃取法
分配比:
电离平衡溶剂萃取法
可见：D随[HAc]o 和[H+]w而变！
分配比:
络合平衡: 分配平衡:
可见: D随[ I- ]W而变!
第二章溶剂萃取法
在萃取分离达到平衡时溶质在两相中的浓度比称为？ A.浓度比 B.萃取率 C.分配系数 D.萃取回收率
萃取分离中, 在什么情况下, 分配系数K与分配比D相等? A.溶质在两相中的溶解度相同 B.溶质在两相中的存在形式相同 C.溶质在两相中的Ksp相同 D.分配系数K=1
萃取过程还取决于水相的特性(对于弱电解质的 萃取)
弱电解质在水中存在有电离平衡，反映在分配系数上 除热力学常数外还有表观分配系数(或称分配比)。
第二章溶剂萃取法
下面论述表观分配系数与物质的离解度的关系。 以青霉素为例，存在有下述电离平衡方程式；
D．BowlEy指出青霉素在水相和有机相中分配表现为三 种情况：
第二章溶剂萃取法
萃取过程的理论基础
将选定的某种溶剂，加入到液体混合物中，由于混合物 中不同组分在同种溶剂中的溶解度不同，就可将所需要的 组分分离出来，这个操作过程称为萃取。 萃取过程取决于溶剂的特性
溶剂萃取法属于平衡分离过程中物质添加型(溶剂)分离 过程，因此关键是要选择一个合适的溶剂。一般来说，在 大规模生产之前，必须先通过小型试验，了解产物在各种 溶剂中的溶解度。试验遵循一个简单的规律；“相似物容 易溶解在相似物中”，重要的“相似”就溶解度关系而论， 是在分子的极性上。极性液体互相混和并溶解盐类和极性 固体，而非极性化合物溶剂是低极性或没有极性的液体。
第二章溶剂萃取法
从上可见，无论是溶解度还是选择性都可归结在β的大 小上。分配系数K0可通过实验室萃取操作求得，也可 采用纸层析方法求得分配系数。
对于溶剂除了上述要求外，在其操作使用上还要求： (1)溶剂与被萃取的液相，互溶度要小、粘度低、界面 张力适中，使相的分散和两相分离有利；(2)溶剂的回 收和再生容易、化学稳定性好；(3)溶剂价廉、易得，(4) 安全性好，如闪点高、低毒等
液-液萃取分离的基本原理是利用物质在两相中的
A.Ksp不同
B.溶解度不同
C.分配系数不同
D.存在形式不同
第二章溶剂萃取法
萃取类型
1. 螯合物萃取体系---------应用于Mn+的萃取. (1).形成不带电荷的中性螯合物 (2).有较多的疏水基团
第二章溶剂萃取法
第二章溶剂萃取法
(2). 离子缔合物萃取体系---------应用于Mn+或MXm-的 萃取, 通过静电+、-相吸， 离子体积越大、电荷越 少，越易形成疏水性的离子缔合物.
第二章溶剂萃取法
应用上式时，须符合下列条件：(1)必须是稀溶液：(2)溶 质对溶剂之互溶没有影响；(3)必须是同一种分子类型， 即不发生缔合或离解。
从公式可见，产物在萃取相的浓度CL愈大，即在有机 相的溶解度愈大，则K0愈大。
选择性或分离程度高低,用分离因素β表示：
β值被定义为产物与杂质分配系数之比，其值愈大，分离 效果愈好，得到的产品愈纯。
式中 C ------在水相中青霉素的总浓度； [A-]-------在水相中青霉素阴离子的浓度 青霉素在水中的电离，可用电离常数来表示
式中[H+]为水中氢离子浓度。 用上面四个关系式可以导出表现分配系数的计算式
第二章溶剂萃取法
已知青霉素的电离平衡常数Kp=10-2.75，所以当 pH＜1.0时，青霉素在有机相和水相之间的分配 接近于不电离的青霉素游离酸的分配，而在pH＞ 5时，分配系数就随着[H+]浓度下降而比例下降， 在1.0＜pH＜10范围内分配系数取决于水相的PH 值． 多级萃取计算练习（洗衣服为例子） 用苯萃取化工生产废液中的醋酸，在有机相中醋 酸生成二聚物，推导到萃取分配比并说明回收条 件。
容量与同一电容器中一个已知介电常数的标准液体的电容
量相比较而求得的。
如果D1和D2分别为测试液体和标准液体介电常数，C1
和C2分别为一个电容器内分别充满有上述两种液体时的静
电容量。则
D1 C1
D2
C2
D2为已知值，C1和C2可以测量，所以D1值可以求得。各 种溶剂的介电常数值列于下表：
第二章溶剂萃取法
第二章溶剂萃取法
介电常数是一个化合物摩尔极化程度的量度，如果这个值
知道，那末就可以预知一个化合物是极性还是非极性，一
个物质的介电常数D，可用此物质在一个电容器中二极板
之间所测得的静电容量c来量度。
如果C0是在完全真空时，同一电容器中的静电容量值，那 么实际上，介电常数是用一个充满已知液体的电容器的电
第一，青霉素虽在水中可离解，但在水相和有机相之 间分配的仅仅是青霉素游离酸(不离解的分子)。
第二章溶剂萃取法
第二，在萃取时不发生青霉素分子的电离作用。 第三，在有机溶剂中青霉素分子不离解为离子。
在这些前提下，可以得到相平衡特性是pH的函数。青霉 素在两相间的分配可表示为：
式中 K0-----不离解的青霉素的分配系数； K-----表现分配系数； [AH]----青霉素在有机溶剂中的浓度； [AH]----在水相中不电离的青霉素浓度。
溶剂萃取法
无论在科学实验还是在工业生产过程中，都经常会遇到“萃取” 这个名词。
在化学、生物合成工业上萃取也是一个重要的提取方法和分 离混合物的单元操作。这是因为萃取法具有：(1)传质速度快、 生产周期短，便于连续操作、容易实现自动控制；(2)分离效率 高、生产能力大等一系列优点，所以应用得相当普遍。不仅对抗 生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物常采用有机溶剂萃取法 进行提取，而且近年来又开发了不使酶等蛋白质失活的双水相萃 取法，已成功地应用于提取甲酸脱氢酶、α-葡糖苷酶等。本章 重点介绍有机溶剂萃取法的理论与实践。
各种溶剂的介电常数（在25℃时）
第二章溶剂萃取法
可以测定被提取物(产物)的介电常数，来寻找极性相 当的溶剂。具体来讲，就是要选择一个对产物溶解度 大即萃取能力高和选择性或分离程度高的溶剂，这是 主要的。这两个要求都反映在分配系数K0上。要说 清这个问题，须从分配定律谈起，在物理化学中已经 有介绍，即在一定温度、一定压力下，溶质分配在两 个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度 比为一常数K0，这个常数称为分配系数。
第二章溶剂萃取法
分配比:
电离平衡溶剂萃取法
可见：D随[HAc]o 和[H+]w而变！
分配比:
络合平衡: 分配平衡:
可见: D随[ I- ]W而变!
第二章溶剂萃取法
在萃取分离达到平衡时溶质在两相中的浓度比称为？ A.浓度比 B.萃取率 C.分配系数 D.萃取回收率
萃取分离中, 在什么情况下, 分配系数K与分配比D相等? A.溶质在两相中的溶解度相同 B.溶质在两相中的存在形式相同 C.溶质在两相中的Ksp相同 D.分配系数K=1
萃取过程还取决于水相的特性(对于弱电解质的 萃取)
弱电解质在水中存在有电离平衡，反映在分配系数上 除热力学常数外还有表观分配系数(或称分配比)。
第二章溶剂萃取法
下面论述表观分配系数与物质的离解度的关系。 以青霉素为例，存在有下述电离平衡方程式；
D．BowlEy指出青霉素在水相和有机相中分配表现为三 种情况：
第二章溶剂萃取法
萃取过程的理论基础
将选定的某种溶剂，加入到液体混合物中，由于混合物 中不同组分在同种溶剂中的溶解度不同，就可将所需要的 组分分离出来，这个操作过程称为萃取。 萃取过程取决于溶剂的特性
溶剂萃取法属于平衡分离过程中物质添加型(溶剂)分离 过程，因此关键是要选择一个合适的溶剂。一般来说，在 大规模生产之前，必须先通过小型试验，了解产物在各种 溶剂中的溶解度。试验遵循一个简单的规律；“相似物容 易溶解在相似物中”，重要的“相似”就溶解度关系而论， 是在分子的极性上。极性液体互相混和并溶解盐类和极性 固体，而非极性化合物溶剂是低极性或没有极性的液体。
第二章溶剂萃取法
从上可见，无论是溶解度还是选择性都可归结在β的大 小上。分配系数K0可通过实验室萃取操作求得，也可 采用纸层析方法求得分配系数。
对于溶剂除了上述要求外，在其操作使用上还要求： (1)溶剂与被萃取的液相，互溶度要小、粘度低、界面 张力适中，使相的分散和两相分离有利；(2)溶剂的回 收和再生容易、化学稳定性好；(3)溶剂价廉、易得，(4) 安全性好，如闪点高、低毒等
液-液萃取分离的基本原理是利用物质在两相中的
A.Ksp不同
B.溶解度不同
C.分配系数不同
D.存在形式不同
第二章溶剂萃取法
萃取类型
1. 螯合物萃取体系---------应用于Mn+的萃取. (1).形成不带电荷的中性螯合物 (2).有较多的疏水基团
第二章溶剂萃取法
第二章溶剂萃取法
(2). 离子缔合物萃取体系---------应用于Mn+或MXm-的 萃取, 通过静电+、-相吸， 离子体积越大、电荷越 少，越易形成疏水性的离子缔合物.
第二章溶剂萃取法
应用上式时，须符合下列条件：(1)必须是稀溶液：(2)溶 质对溶剂之互溶没有影响；(3)必须是同一种分子类型， 即不发生缔合或离解。
从公式可见，产物在萃取相的浓度CL愈大，即在有机 相的溶解度愈大，则K0愈大。
选择性或分离程度高低,用分离因素β表示：
β值被定义为产物与杂质分配系数之比，其值愈大，分离 效果愈好，得到的产品愈纯。