Факторы, влияющие на процесс экстракции

Влияние рН водной среды. Значение рН водной фазы можетсущественно влиять на степень извлечения экстрагируемого вещества, особенно в тех случаях, когда это вещество способно участвовать в кислотно-основных реакциях. Например, в случае экстракции из водного раствора кислоты НА в органическую фазу переходят неионизированные молекулы кислоты НА, тогда как анионы А^- остаются преимущественно в водной фазе. При экстракции кислоты устанавливается гетерогенное межфазное равновесие:

НА_орг Û НА_водн Û Н⁺_водн + А^-_водн.

В соответствии с принципом Ле Шателье повышение концентрации ионов водорода (понижение рН водной фазы) смещает равновесие влево – в сторону недиссоциированных молекул кислоты. Концентрация этих молекул в водном растворе возрастает, и, поскольку органической фазой экстрагируются именно неионизированные молекулы, увеличивается доля кислоты, переходящей из водной фазы в органическую, т.е. возрастает степень извлечения. Таким образом, регулируя значение рН водного раствора, можно изменять степень извлечения кислоты НА.

Аналогично, при повышении величины рН водного раствора можно увеличить степень извлечения оснований.

Экстракция ионов металлов в форме комплексных соединений также может зависеть от рН водного раствора, поскольку в образовании комплекса часто принимают участие лиганды, обладающие основными свойствами и, следовательно, способные участвовать в кислотно-основных равновесиях. Например, комплексы различных металлов с дитизоном экстрагируются хлороформом из водных растворов при разных значениях рН неодинаково. Если в водном растворе присутствует смесь катионов Cu²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Sn²⁺, то при рН=6 из водной фазы в органическую извлекаются катионы Cu²⁺, Hg²⁺ и Sn²⁺, тогда как катионы Zn²⁺ и Cd²⁺ остаются в водном растворе. Обработав затем хлороформный экстракт водным раствором кислоты при рН=3, можно реэкстрагировать в водную фазу Sn²⁺, тогда как катионы Cu²⁺ и Hg²⁺ останутся в органической вытяжке.

Использование маскирующих агентов. Селективность экстракции можно повысить, применяя различные маскирующие агенты. Пусть, например, в водном растворе имеется смесь катионов Cu²⁺, Ag⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺. В присутствии цианид-ионов CN^- все перечисленные катионы, кроме Pb²⁺, связываются в устойчивые цианидные комплексы анионного типа, которые, будучи заряженными, практически не извлекаются органической фазой. Ионы же свинца можно перевести в дитизонатный комплекс, более устойчивый, чем цианидные комплексы свинца, и затем экстрагировать в органическую фазу. Таким способом можно провести селективное отделение ионов свинца от остальных ионов в водном растворе.

Взаимное влияние экстрагируемых веществ. Подавление экстракции. Если в водном растворе присутствуют макрокомпоненты и микрокомпоненты (микропримеси), то в зависимости от природы экстракционной системы извлечение микрокомпонента может либо увеличиваться (соэкстракция), либо уменьшаться по сравнению с экстракцией того же микрокомпонента в отсутствии макрокомпонента. В последнем случае наблюдаемое явление называют подавлением экстракции.

Известно много примеров соэкстракции. Так, при извлечении микроколичеств (»1 мкг/мл) соединений вольфрама(VI) анилином из кислых водных растворов в присутствии соединений молибдена(VI) или ванадия(V), играющих роль макрокомпонентов (»0,25-0,50 мг/мл), коэффициент распределения вольфрама(VI) значительно увеличивается (в десятки и сотни раз), и степень его извлечения из водных растворов резко возрастает.

Часто наблюдается и подавление экстракции. Например, в присутствии соединений железа уменьшается степень извлечения микроколичеств индия, сурьмы и цинка.

Соэкстракцию и подавление экстракции используют для отделения макрокомпонента от примесей микрокомпонентов, для экстракционного концентрирования и т.д.