EKSTRAKCJA

1. Ekstrahowano kwas benzoesowy z 10 cm³ 0,001 molowego roztworu

do 10 cm³ tetrachlorku węgla. Po przeprowadzeniu ekstrakcji i oznaczeniu spektofotometrycznym stwierdzono, że stężenie kwasu benzoesowego

w fazie wodnej wynosiło 0,0003 mol · l^-1. Proszę obliczyć stałą podziału P

i procent ekstrakcji kwasu benzoesowego.

Odp.: P = 2,33; %E kwasu benzoesowego = 70%.

2. Współczynnik podziału (ekstrakcji) D_C 8-hydroksychinoliny w układzie chloroform / woda wynosi 5. Proszę obliczyć procent ekstrakcji

8-hydroksychinoliny przy następujących stosunkach objętości faz v_w / v₀:

a) 10; b) 1, c) 0,1.

Odp.: %E 8-hydroksychinoliny wynosi odpowiednio a) 33,33%,

b) 83,33%, c) 98,04%.

3. Współczynnik podziału (ekstrakcji) D_C aniliny w układzie benzen / woda wynosi 4. Anilinę ekstrahowano ze 100 cm³ roztworu wodnego o stężeniu

5 g · l^-1 do 50 cm³ benzenu. Proszę obliczyć procent ekstrakcji aniliny oraz

stężenie aniliny w fazie wodnej po ekstrakcji: a) jednostopniowej;

b) dwustopniowej i c) trójstopniowej (każdorazowo objętość benzenu

używanego do kolejnych etapów ekstrakcji wynosiła 50 cm³); d) Jaki %

aniliny z jej pierwotnej zawartości w roztworze wodnym wyekstrahowano

po ekstrakcji trójstopniowej?

Odp.: a) %E = 66,67%, c = 1,67 g/l; b) c = 0,56g/l; c) c = 0,19 g/l;

d) 96,2%

5. Współczynnik rozdzielenia α (α = D_C(A)/ D_C(B) gdzie D_C(A)> D_C(B)) dla mieszaniny substancji A i B wynosi 100, a współczynnik podziału (ekstrakcji) D_C substancji A wynosi 2. Proszę obliczyć współczynnik podziału (ekstrakcji) D_C dla substancji B oraz procent ekstrakcji dla obu substancji w jednostopniowej ekstrakcji, jeżeli stosunek objętości faz

v_w / v₀ = 1.

Odp.: D_C dla substancji B = 0.02; %E dla A = 66,67%,

%E dla B = 1,96%.

6. Współczynnik podziału (ekstrakcji) D_C substancji A w układzie rozpuszczalnik organiczny / woda wynosi 1000, natomiast współczynnik podziału (ekstrakcji) D_C substancji B wynosi 0,1. Proszę obliczyć procent ekstrakcji dla obu substancji, jeżeli ekstrakcję prowadzono przy następujących stosunkach objętości faz (r = v_w / v₀): a) r = 0,1; b) r = 1; c) r = 10.

Odp.: %E dla A = a) 99.99%, b) 99.9%, c) 99%, %E dla B = a) 50%,

b) 9,09%, c) 0.99%.

7. Stała podziału P dla kwasu salicylowego w układzie chloroform / woda wynosi 2. Stężenie kwasu salicylowego w wyjściowym roztworze wodnym wynosiło 0,01 mol · 1^-1. Jakie będą stężenia kwasu salicylowego w fazie wodnej i w fazie organicznej po ekstrakcji jednostopniowej prowadzonej przy stosunku objętości faz v₀/v_w = l?

Odp.: Stężenie kwasu salicylowego w fazie wodnej = 0,0033 m/l, a w fazie organicznej = 0,0067mol/l.

8. Współczynnik podziału (ekstrakcji) D_C 2-etylopirydyny w układzie tetrachlorek węgla / woda wynosi 2, natomiast współczynnik rozdzielenia α

(α = D_C(cHINOLINY) / D_{C(2-ETYLOPIRYDYNY)} gdzie D_C(CHINOLINY) >

D_{C(2-ETYLOPIRYDYNY)}) mieszaniny chinoliny i 2-etylopirydyny wynosi 10.

Proszę obliczyć współczynnik podziału (ekstrakcji) D_C chinoliny ekstrahowanej w tym samym układzie oraz procent ekstrakcji obu zasad, jeżeli

ekstrahowano je z 10 cm³ roztworu wodnego do 10 cm³ tetrachlorku węgla.

Odp.: P dla chinoliny = 20, %E dla 2-etylopirydyny = 66,67%,

%E dla chinoliny = 95,24%

9. Stężenie 2,4-dimetyloaniliny w roztworze wodnym wynosi 0,5 ppm,

a współczynnik podziału (ekstrakcji) D_C tej zasady w układzie eter dietylowy / woda wynosi 100. Proszę obliczyć procent ekstrakcji 2,4-dimetyloaniliny, jeżeli ekstrahowano ją ze 100 cm³ roztworu wodnego do 10 cm³ eteru. Jakie będzie stężenie tej zasady w fazie wodnej po ekstrakcji?

Odp.: %E 2,4-dimetyloaniliny = 90,91%, stężenie tej zasad w fazie wodnej po ekstrakcji wynosi 0.05 ppm.

10. Stężenia kwasów salicylowego i 2-etylobenzoesowego w roztworze wodnym zawierającym ich mieszaninę są takie same i wynoszą 1 mg · l^-1. Współczynnik podziału (ekstrakcji) D_C w układzie benzen / woda dla kwasu salicylowego wynosi 0,1, a dla kwasu 2-etylobenzoesowego wynosi 120. Jakie będą stężenia obu kwasów w fazie wodnej i w fazie organicznej po jednostopniowej ekstrakcji benzenem, jeżeli stosunek objętości obu faz

v₀ / v_w wynosił 2?

Odp.: Stężenie kwasu salicylowego w fazie wodnej = 0.83mg/l, w fazie

organicznej 0.17 mg/l, zaś stężenie kwasu 2-etylobenzoesowego w fazie

wodnej = 0.004 mg/l, w organicznej 0.996 mg/l.

11. Z roztworów buforowych o pH 6 i 10 ekstrahowano chloroformem kodeinę (słaba zasada organiczna). Proszę obliczyć współczynnik podziału (ekstrakcji) D_c i odpowiedzieć, w którym przypadku można wyekstrahować

więcej kodeiny i dlaczego. Stała podziału P = 4,0, a stała dysocjacji

K_B = 2 · 10^-6; v_o/v_w = 1.

Odp.: Gdy pH roztworu buforowego = 6, D_C dla kodeiny = 0,02 i wtedy

można wyekstrahować 1,96% kodeiny, zaś przy pH = 10, D_C = 3,92 i

wtedy można wyekstrahować 79,67% kodeiny.

12. Stała podziału P dla dwóch kwasów wynosi 2. Stała dysocjacji kwasu 1

wynosi K_A1 = 1x 10^-5, stała dysocjacji kwasu 2 wynosi K_A2 = 1x10^-7. Proszę

obliczyć współczynnik podziału (ekstrakcji) (D_C) dla obu kwasów przy

pH = 1,2,3,4,5,6,7 i wykreślić zależność współczynnika podziału (ekstrakcji)

od pH fazy wodnej; v_o/v_w = 1.

Odp.: D_C dla kwasu 1 wynosi odpowiednio: 2,0; 2,0; 1,98; 1,82; 1,00;

0,18; 0.02 zaś dla kwasu 2 - 2,0; 2,0; 2,0; 2,0; 1,98; 1,82; 1,00. Wykres.

13. Stężenie kwasu octowego w fazie wodnej wynosi 2 mole/l, zaś stała podziału wynosi P = 3. a) Proszę obliczyć ile kwasu octowego pozostanie w fazie wodnej po wykonaniu czterostopniowej ekstrakcji i jaki to będzie procent

w stosunku do ilości początkowej ? b) Proszę obliczyć ile stopni ekstrakcji

wykonano jeżeli w fazie wodnej pozostało 1,56 % kwasu octowego; v_o = v_w.

Odp.: a) Pozostanie 0,008 mola co stanowi 0,39% początkowego

stężenia kwasu octowego, b) wykonano trzystopniową ekstrakcję.

15. Pewną ilość jodu wytrząsano w 20ºC z dwufazową mieszaniną 35 ml CS₂

i 70 ml H₂O. Po ustaleniu się równowagi w warstwie CS₂ znaleziono 4,62 g

jodu, zaś w warstwie H₂O 0,0235 g jodu. Zaniedbując wzajemną

rozpuszczalność CS₂ i H₂O. Proszę obliczyć stałą podziału P dla jodu

w układzie CS₂ i H₂O w tej temperaturze.

Odp.: P = 400.

16. 0,3 g chloru, znajdującego się w 100 cm³ wody ekstrahowano tetrachlorkiem węgla. Współczynnik ekstarkcji D_C chloru w układzie CCl₄ / woda wynosi 10. Proszę obliczyć procent ekstrakcji jeżeli: a) ekstrahowano jedną 100 cm³ porcją CCl₄, b) ekstrahowano dukrotnie porcjami po 50 cm³ CCl₄.

Odp.: a) %E = 90,91%, b) %E = 96,76%.

18. Pewnym rozpuszczalnikiem organicznym ekstrahowano substancję A z fazy wodnej zawierającej 2 mole tej substancji. Stała podziału P = 0,80. Proszę obliczyć, ile przeniesień (pojedynczych procesów ekstrakcji) należy wykonać, aby w fazie wodnej nie pozostało więcej, niż 10 % substancji (tj. 0,2 mola).

Odp.: Należy wykonać 4 przeniesienia, a wtedy w fazie wodnej

pozostanie 0,191 mola substancji, co będzie stanowiło mniej niż 10%

stanu wyjściowego substancji.

19. W fazie wodnej znajduje się po 1 molu substancji A i B, których stała podziału, P, w układzie pewien rozpuszczalnik organiczny / woda wynosi 0,2 dla substancji A i 2,0 dla substancji B. Proszę obliczyć, ile będzie substancji A i B w fazie wodnej po 2 procesach ekstrakcji, jeżeli w każdym z nich użyto objętości rozpuszczalnika organicznego równej objętości fazy wodnej?

Odp.: Po dwóch etapach ekstrakcji w fazie wodnej będzie 0,692 mola

substancji A i 0,11 mola substancji B.

20. Jaką wartość pH powinien mieć roztwór wodny, aby otrzymać optymalne warunki rozdzielenia w procesie ekstrakcji dwóch słabych zasad organicznych (K_B = 10^-8 i K_B = 10^-6), jeśli obie zasady mają taką samą wartość stałej podziału P = 2.

Odp.: Należy wyliczyć D_C i wykreślić wykres D_C = f(pH). pH = 7,0

Δ D_C przy pH = 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 wynosi odpowiednio:

0,90; 1,64; 0.98; 0,178; 0,02; 0.002, 0,0; 0,0; 0,0.

21. Przy jakim pH fazy wodnej: pH = 7 czy pH = 9 wyekstrahujemy z większą wydajnością słaby kwas (K_A = 10^-8) z fazy wodnej ?

Odp. Ponieważ stała podziału P jest wielkością stałą, współczynnik ekstrakcji D_C będzie miał większą wartość przy pH = 7,0 ,

niż przy pH = 9,0 (10 razy większą), a zatem słaby kwas wyekstrahujemy

z większą wydajnością przy pH = 7,0.

---