презентация фазовые Iii часть

Тема лекції:Тема лекції: ««ТрТриикомпонентні системи. компонентні системи. Розподіл речовини між двома Розподіл речовини між двома рідкими фазами. Екстракціярідкими фазами. Екстракція»»

Лектор: Лектор: доцент доцент

Бондаренко Бондаренко Наталія Наталія ЮріївнаЮріївна

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

Національний фармацевтичний університет

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

План лекції:1. Закон розподілу та різні формийого вираження.2. Практичне застосування законурозподілу. Екстракція.

Література:1.Кабачний, В. І. Лекції з фізичної хімії : навч. посіб. для студ. вищ. фармац. навч. закл. / В. І. Кабачний, Л. Д. Грицан, Т. О. Томаровська, Л. К. Осіпенко; за ред. В. І. Кабачного. — Х. : НФаУ: Золоті сторінки, 2012. – 280 с.2. Физическая и коллоидная химия / В. И. Кабачный, Л. К. Осипенко, Л. Д. Грицан и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – Х. : Изд-во НФаУ, 2010. – 432 с.

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

ЗАКОН РОЗПОДІЛУЗАКОН РОЗПОДІЛУТА РІЗНІ ФОРМИТА РІЗНІ ФОРМИЙОГО ВИРАЖЕННЯ.ЙОГО ВИРАЖЕННЯ.

Закон розподілу є однією з форм ІІзакону термодинаміки. Якщо до двох рідин,що не змішуються, додати певнукількість третьої речовини, яка здатнарозчинятися в обох фазах, то вона будерозподілятися між двома фазами у певномуспіввідношенні. Згідно закону Нернстаспіввідношення рівноважних концентраційрозчиненої речовини в органічномурозчиннику і у воді є сталою величиноюпри даній температурі і має назвукоефіцієнт розподілу К:

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

1

2

c

cK

де с2 – рівноважна молярна концентрація розчиненої сполуки в органічній фазі, моль/л; с1 – рівноважна молярна концентрація її у воді, моль/л.

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

У такій формі закон розподілу

використовують у тих випадках,

коли:додавання речовини до системи

не викликає змін у взаємній розчинності рідких фаз;

розчинена речовина у кожній з фаз знаходиться в однаковому стані (протолітичній формі).

Рівняння Шилова-Лепінь, яке враховуюєвплив процесів дисоціації та асоціаціїмолекул речовини, має вигляд:

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

1

2mc

cK

m - стала при постійній температурі,

величина якої залежить від природи

фаз та самої сполуки.

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

Приклад: ацетатна кислота у воді незначно дисоціює. Якщо прийняти, що в неполярному розчиннику відбувається повна асоціація молекул кислоти, і знехтувати її дисоціацією у воді, то m буде дорівнювати 2 і рівняння закону розподілу матиме вигляд:

Н3С — С С — СН3

О

О

ОН

НО

…

…

)( 2

1

2

c

cK

Взагалі, важко передбачити, чи буде молярна масарозчиненої речовини однаковою в обох фазах. Томуекспериментально визначають ряд рівноважнихконцентрацій речовини в обох розчинниках, підставляючизначення концентрацій у лінійну форму рівняння Шилова–Лепінь, розраховують К і m графічним або алгебраїчнимспособами.

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

Kcmc lglglg 12 lgc2 АС

ВСmtg

lgK

lgc1

А

В

С

ПРАКТИЧНЕПРАКТИЧНЕ

ЗАСТОСУВАННЯЗАСТОСУВАННЯ

ЗАКОНУЗАКОНУ

РОЗПОДІЛУ.РОЗПОДІЛУ.

ЕКСТРАКЦІЯ.ЕКСТРАКЦІЯ.

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

З закону розподілу видно, що розчинену речовину

можна вилучити з розчину, додаючи інший розчинник,

що не змішується з першим.

Екстракція — це процес вилучення (ізолювання)

однієї або декількох речовин зі складних систем

(рідких або твердих) за допомогою селективного

розчинника (екстрагента).

Метою екстракції є: розділення сумішей; заміна розчинника; очищення розчинників від домішок; підвищення концентрації будь-якої речовини; вилучення складових частин зі складних

природних та технічних розчинів тощо.

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

Вихіднасуміш

Екстрагент

ЕкстрактРафінат

Екстрактор

Для проведення екстракції використовують спеціальні

апарати – екстрактори, в які поміщають вихідну суміш

та розчинник (екстрагент). В результаті екстракції

утворюється екстракт – розчин отриманих компонентів в

екстрагенті і рафінат – суміш, в якій концентрація цих

компонентів буде більш низькою. Процес екстракції

можна представити наступною схемою:

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

Для інтенсификаціі процесу екстракції в умовах хімічного

та фармацевтичного виробництв широко використовують

естрактори, робота яких заснована на принципах протитечі та

перемішування рідин. При промисловому розділенні процес

здійснюють або в каскаді апаратів типу змішувач – відстійник

або в протиточних екстракційних колонах. В фармацевтичній

практиці екстракцію часто проводять з сировини рослинного

та тваринного походження для отримання ефірних олій,

алкалоїдів, вітамінів, антибіотиків та інших БАР.

Види промислових екстракторів

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

Розглянемо отримання рівнянь одноразової табагаторазової екстракції.

Розрахуємо масу mn речовини, яка залишилась у розчині(рафінаті) після n екстракцій однаковими об’ємами

екстрагентаV. У вихідному розчині об'ємом V0 міститься m0 (г)отримуваної речовини. Після додавання першої порціїекстрагенту об'ємом V у вихідному розчині залишається m1 (г), а екстрагується (m0 – m1) (г) речовини. Рівноважнимиконцентраціями речовини у системі будуть:

у рафінаті , у екстракті0

11 V

mñ

V

mmñ 10

2

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

Згідно закону розподілу , · – 0

1

10

1

2

V

V

m

mm

c

ñK

.0

001 VKV

Vmm

n

n VKV

Vmm

0

00

Цей вираз використовують у розрахунках при одноразовій

екстракції. Після n екстракцій у першому розчині залишається

mn (г) речовини:

Це рівняння використовують у розрахунках матеріального

балансу при багаторазовій екстракції.

звідси

Дякую за увагу!Дякую за увагу!

Кафедра фізичної та колоїдної хімії