Sıvılardan ekstraksiyon:

Transkript

1 Sıvılardan ekstraksiyon: Sıvı haldeki bir karışımdan bir maddenin, bu maddenin içinde bulunduğu çözücü ile karışmayan ve bu maddeyi çözen bir başka çözücü ile çalkalanarak ilgili maddenin ikinci çözücüye kısmen veya tamamen geçirilmesi işlemine sıvı karışımdan ekstraksiyon denir. Madde her iki çözücüde de çözülür yani dağılmış haldedir. Tekbirmaddeninsuvesuilekarışmayan bir org. çözücü arasında dağıldığını farz edelim. Sıvı-sıvı ekstraksiyon işleminde Nernst in dağılma yasasına göre bir maddenin birbiri ile karışmayan iki sıvı arasında dağılması sırasında sabit bir sıcaklıkta ve denge durumunda her iki fazdaki konsantrasyonlarının oranı sabittir. Bu orana dağılma katsayısı (Kd) denir. K(org/su)=C 2 (org) / C 1 (su) C 1 : Maddenin 1. çözeltideki konsantrasyonu C 2 : Maddenin 2. çözeltideki konsantrasyonu K=dağılma (tevezzü) katsayısı *Polarite azaldıkça Kd artar. *Hidrofilik özellikteki fonksiyonel grup ile Kd azalır. Basit ekstraksiyon Karışımdan ayrılması istenen maddenin ekstraksiyon çözücüsündeki çözünürlüğü diğerlerine kıyasla çok fazlaysa basit bir ayırma hunisi kullanılarak ekstre edilebilir. *Homolog seride her bir metilen grubu Kd değerini 4 kat artırır. Sürekli ekstraksiyon Dağılma katsayısı birbirine yakın maddelerin birbirlerinden ayrılması işlemidir. Genellikle devamlı ekstraksiyon cihazı kullanılarak çalışılır. 1

2 Kdeğerinekadarbüyükseokadarfazlamadde ikinci faza geçer. K değeri büyük olan maddelerin çözeltiden ekstraksiyonu ayırma hunisi ile yapılır. K değeri küçük olan maddelerin ekstraksiyonu ise sıvı-sıvı ekstraktörleri kullanılarak yapılır (sürekli ekstraksiyon). Ekstraksiyon işleminden sonra sulu fazda kalan madde miktarı *fazların hacimlerinin oranına *K dağılma katsayısına bağlıdır. * K dağılma katsayısı çözücüye göre değişir. K nın en yüksek olduğu çözücü tercih edilir. I 2 için K CCl 4 / su 90 CHCl 3 / su 130 CS 2 / su 600 K dağılma katsayısı biliniyorsa ekstraksiyon işleminden sonra sulu fazda kalan madde miktarı hesapla bulunabilir. Belli bir miktar çözücü ile 1 defa ekstraksiyon yerine, çözücüyü bölümler halinde kullanıp 1 den çok ekstraksiyon yapıldığında 2. faza geçen madde miktarı daha fazla olur. Şu formülle ifade edilir: Craig Karşıtakım (Countercurrent) Extraktörü a n = n sayıda ekstraksiyondan sonra sulu fazda kalan madde miktarı (g) V su =sulufazın hacmi (ml) V org =organikfazın hacmi (ml) K = dağılma katsayısı a = sulu fazdaki madde miktarı (g) 2

3 Problemler : 1) İyodun sudaki % 1 lik (ağ/hac) çözeltisinin 100 ml si 100 ml CHCl 3 ile çalkalanırsa denge kurulduğunda sulu çözeltide ne kadar iyot kalmıştır? Kloroforma geçen iyot = 1-x Sulu çözeltide kalan iyot = x K = C 2 /C 1 = (1-x/100) / (x/100) = 130 (İyodun kloroform/su sistemindeki dağılma katsayısı) x = 0,0076 g suda kalan I 2 1-0,0076 = 0,9924 g Kloroforma geçen I 2 (% 99,2) Ekstraksiyon 1 kez 100 ml kloroform yerine 2 kez 50 ml kloroform ile yapılsaydı: Xn = 130 x x 1 = g 1 0,00023= 0,99977 g kloroforma geçen iyot. (İyodun % 99,97 si kloroforma geçmiştir) 3

4 2) K= 85 olan I 2 un 50 ml sudaki 1x10-3M konsantrasyondaki çözeltisinin a) 50 ml CCl4 ile b) 2x25 ml CCl4 ile c) 5x10 ml CCl4 ile ekstraksiyonu sonucunda sulu fazda kalan madde miktarı ne kadardır? 50 a) A su (1) = 1x10-3 = 1,16x10 5 M 85x b) A su (2) = 1x10-3 = 5,28x10-7 M 85x c) A su (5) = 1x10-3 = 5,29x10-10 M 85x ) 1.8 g FeCl 3 ün 100 ml sudaki çözeltisi a) 100 ml b) 200 ml eter ile ekstre edilirse ne kadar FeCl 3 sulu fazda kalır? K= a) asu(1) = x 1.8 = g 99x %95 i ekstre oldu. 100 b) asu(1) = x 1.8 = g kalır. (99x200)+100 %99 u ekstre oldu. Bir kez ekstraksiyon işlemi yapılıyorsa büyük hacimde organik çözücü kullanmak daha etkilidir. Daha büyük hacimle çalışıldığında sulu fazda kalan madde miktarı, iki eşit hacimde yapılan ekstraksiyon işlemine göre daha az olur. Polar fonksiyonel grup içeren maddeler organik çözücüden su ile ekstre edilebilir. SU; inorganik tuzları organik asit tuzlarını kuvvetli asit ve bazları küçük molekül ağırlıklı karboksilik asitleri alkolleri polihidroki bileşikleri aminleri ORGANİK ÇÖZÜCÜDEN EKSTRE EDEBİLİR 4

5 Ekstraksiyonun derecesi sulu fazın ph sına bağlıdır. ph ya bağlı olarak iyonize olan maddelerle çalışılırken maddenin hangi fazda kalması isteniyorsa sulu fazın ph sı ona göre ayarlanır. Organik asitler bazik ortamda proton vererek konjuge bazına, organik bazlar ise asitli ortamda proton alarak konjuge asidine dönüşerek iyonize hale geçerler. R-COOH + OH - RCOO - +H 2 O R-NH 2 +H+ R-NH + 3 Bir organik asidin; -suda kalması isteniyorsa bazik ortamda çalışılır. -organik çözücüye geçmesi isteniyorsa noniyonize halde bulunduğu asidik ortamda çalışılmalıdır. Bazik maddelerde ise; -suda kalması için asitli ortamda (iyonize hal) Zayıf asitler asidik ortamda noniyonize-dir, organik çözücü ile ekstre edilir. Zayıf bazlar bazik ortamda noniyonize-dir, organik çözücü ile ekstre edilir. -organik çözücüye geçmesi için bazik ortamda çalışmak gerekir. 5

6 AYIRMA METODLARI (Fazlara göre) İki fazlı ayırmalar 1.Kimyasal bir reaksiyonla ikinci bir faz oluşturarak 1.1.Aşamalı çöktürme 1.2.Oksidasyon veya redüksiyondan sonra çöktürme 1.3.Kompleks oluşturduktan sonra çöktürme 1.4.Organik çöktürücülerden yararlanma 1.5.Elektrolizle ayırma 2. Isıtarak veya soğutarak yeni bir faz oluşturarak ayırma, 2.1. Kristalizasyon 2.2. Distilasyon 2.3. Süblimasyon 3.Yardımcı bir faz kullanarak ayırma, 3.1. Ekstraksiyon 3.2. Kromatografi 3.3. Elektroforez Tek fazlı ayırmalar 1. Dializ 2. Ultrasantrifüj KROMATOGRAFİ Bir karışımdaki maddelerin, biri sabit diğeri hareket eden iki faz arasında farklı dağılmaları esasına dayanan ayırma yöntemine kromatografi denir. Hareketli faz = mobil faz Hareketsiz faz = duran faz = stasyoner faz Esası: A ve B maddelerinden oluşan bir karışım fazlardan biri sabit, diğeri hareketli olan bir sisteme uygulandığında, A maddesinin stasyoner faza olan ilgisi B maddesininkinden fazla, B maddesinin de mobil faza olan ilgisi A maddesinden fazla ise, karışım mobil faz tarafından sürüklendiğinde A ve B maddeleri ayrılırlar. Kromatografinin Sınıflandırması A. Mobil fazın tipine göre: 1. Sıvı Kromatografisi (LC) 1.1. Sıvı- katı 1.2. Sıvı- sıvı SF SF B MF 2. Gaz Kromatografisi(GC) 2.1. Gaz-katı 2.2. Gaz-sıvı A+B A 3. Süperkritik Akışkan Kromatografisi (SFC) Kritik sıcaklık ve basınçtaki maddelerin (CO 2 ) kullanıldığı kromatografi türüdür. 6

7 Kromatografinin Sınıflandırması B) Uygulama biçimine göre 1) Kağıt kromatografisi 2) İnce tabaka kromatografisi (İTK) 3) Sütun (kolon) kromatografisi (CC) 4) Gaz kromatografisi (GC) 5) Yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) C. Ayrılma mekanizmalarına göre 1. Adsorpsiyon kromatografisi 2. Dağılma (Partisyon) kromatografisi 3. İyon değiştirme kromatografisi 4. Moleküler eleme kromatografisi (Jel krom.) 5. Afinite kromatografisi (Kimyasal krom.) 7