Экстракция как метод разделения и концентрирования. Единое окно доступа к образовательным ресурсам
Главная
Каталог
Библиотека
Форум
Новости
Глоссарий
Порталы
О проекте
Экстракция как метод разделения и концентрирования
Текстовая версия документа PDF (размер: 121.9 КБ)
Качество преобразования для различных документов может сильно различаться. Изображения (картинки, формулы, графики) в документе игнорируются. Защищённый документ не может быть преобразован.
EXTRACTION ЭКСТРАКЦИЯ
AS A METHOD
OF SEPARATION AND КАК МЕТОД РАЗДЕЛЕНИЯ
PRECONCENTRATION И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ
N. A. ULAKHOVICH
ç. Ä. ìãÄïéÇàó
The general characteristics ä‡Á‡ÌÒÍËÈ „ÓÒÛ‰‡ ÒÚ‚ÂÌÌ˚È ÛÌ˂ ÒËÚÂÚ
of the extraction method
used for preconcentration ÇÇÖÑÖçàÖ
and separation of mole- Успешное решение проблемы охраны биосферы,
cules is presented. The снижение отрицательного влияния индустриализа-
theoretical fundamentals ции на состояние природной среды и многие другие
глобальные проблемы непосредственно связаны с
of extraction systems are разработкой эффективных методов анализа. Состо-
reviewed. Practical appli- яние методов избирательного определения металлов
cation of metals extrac- не всегда удовлетворяет требованиям к нижним
границам определяемых содержаний. Постоянно
tion are discussed. ощущается необходимость в простых по выполне-
нию, точных, чувствительных методиках, которые
è ˂‰Â̇ Ó·˘‡fl ı‡- позволяли бы определять компонент в сложной по
составу смеси. Для решения этой проблемы ученые
‡ÍÚ ËÒÚË͇ ˝ÍÒÚ ‡Í- привлекли методы концентрирования, которые
ˆËÓÌÌÓ„Ó ÏÂÚÓ‰‡ ‡Á‰Â- позволили в значительной степени устранить слож-
ÎÂÌËfl Ë ÍÓ̈ÂÌÚ Ë Ó‚‡- ные ситуации. Более того, в некоторых случаях кон-
центрирование расширило пределы применимости
ÌËfl. ê‡ÒÒÏÓÚ ÂÌ˚ ÚÂÓ- инструментальных методов (атомно-абсорбционной
ÂÚ˘ÂÒÍË ÓÒÌÓ‚˚ ˝ÍÒ- спектрометрии, хроматографии, спектрофотомет-
Ú ‡ÍˆËË Ë ÚËÔ˚ ˝ÍÒÚ ‡Í- рии, вольтамперометрии).
Одним из перспективных методов разделения и
ˆËÓÌÌ˚ı ÒËÒÚÂÏ. é·ÒÛÊ-
концентрирования является экстракция [1]. Давно
‰‡˛ÚÒfl ‚ÓÁÏÓÊÌÓÒÚË известно, что многие вещества распределяются
Ô ‡ÍÚ˘ÂÒÍÓ„Ó ËÒÔÓθ- между двумя несмешивающимися жидкостями,
причем характер разделения в известной степени
ÁÓ‚‡ÌËfl ˝ÍÒÚ ‡ÍˆËË ÏÂ-
зависит от растворимости веществ в индивидуаль-
Ú‡ÎÎÓ‚. ных фазах. Использование этого явления для разде-
ления и очистки веществ стало одним из основных
методов в органической химии. Долгое время в обла-
сти неорганической химии экстракцией интересова-
лись мало. Поэтому экстракцию принято считать от-
носительно молодым методом. Это в значительной
мере оправданно, особенно если принять во внима-
ние, что наиболее мощный толчок развитие экс-
тракции получило только в середине нынешнего
столетия в связи с работами в области ядерной тех-
нологии. Работы в области экстракции микроэле-
ментов проводились, конечно, и ранее. Элементный
бром экстрагировали еще в 1825 году. В 60-е годы
© ì·ıӂ˘ ç.Ä., 1999
прошлого века была предложена экстракция рода-
нидов металлов. Этот метод применяется до сих
пор. В 20-е годы Фишер исследовал экстракцию
комплексов металлов с дитизоном и выявил зависи-
мость распределения элементов от концентрации
реагента, металла и ионов водорода.
Начало количественному описанию экстракции
(с химических позиций) положили Кольтгоф и
ìãÄïéÇàó ç.Ä. ùäëíêÄäñàü äÄä åÖíéÑ êÄáÑÖãÖçàü 39
Сендел, которые вывели в 1941 году уравнение, ха-
рактеризующее экстракцию хелатов. Ирвинг и Уи-
льямс развили эту теорию. Последующие интенсив-
ные исследования привели к выяснению химизма
большинства экстракционных процессов [2]. Со-
временные экстракционные методы достаточно уни-
версальны. Трудно найти типы соединений, кото-
рые нельзя было бы экстрагировать. С помощью
экстракции можно разделять многокомпонентные
системы, причем эффективнее и быстрее, чем это
достигается другими методами. Экстракционные
методы пригодны для абсолютного и относительно-
го концентрирования, извлечения в экстракт микро-
элементов или матрицы, индивидуального и группо-
вого выделения элементов. В статье рассматривается 2
современное состояние экстракции микроэлемен-
тов и не затрагиваются вопросы экстракции орга-
нических соединений.
óíé íÄäéÖ ùäëíêÄäñàü
1
Экстракция – это процесс распределения веще-
ства между двумя несмешивающимися растворите-
лями. Одним из них обычно является вода, вторым –
органический растворитель. Будучи гетерогенным
процессом, экстракция подчиняется правилу фаз
Гиббса: N + F = K + 2, где N – число фаз, F – число
степеней свободы, K – число компонентов. При
экстракции обычно две фазы (N = 2), одно распре-
деляемое вещество (K = 1). Следовательно, при по-
Рис. 1. Делительная воронка для проведения экс-
стоянных температуре и давлении система монова- тракции: 1 – органический растворитель, 2 – вода
риантна (F = 1). Таким образом, если концентрация
растворенного вещества в одной фазе постоянна, то
его концентрация в другой фазе также постоянна. димо также использовать теорию массопереноса. За-
Соотношение между концентрациями растворен- дача экстракции состоит в том, чтобы полно и се-
ного вещества в каждой из фаз привело к формиро- лективно перевести компонент из водной фазы в
ванию закона распределения. органическую. Для этого необходимо подобрать ус-
ловия образования подходящих соединений (на-
Выполнение экстракционного разделения и кон- пример, комплексов металлов), в виде которых ком-
центрирования обычно не требует сложного и доро- понент может находиться в органической фазе [3].
гостоящего оборудования. В лаборатории это чаще
всего делительная воронка (рис. 1). С помощью во-
ронки проводят так называемую периодическую ìëãéÇàü ùäëíêÄäñàà ÇÖôÖëíÇÄ
экстракцию. Обычно водный раствор пробы и орга- Извлечение металла в органическую фазу воз-
нический растворитель тщательно перемешивают можно только в том случае, если растворимость со-
встряхиванием вручную или с помощью механиче- единений этого металла в органическом раствори-
ского устройства. После разделения фаз нижнюю теле выше, чем в воде. В реальных системах металл
фазу сливают через кран. Сильное встряхивание не- существует в виде разнообразных соединений. Сле-
желательно, так как оно может привести к образо- дует учитывать, что в ходе экстракции могут образо-
ванию эмульсий, что затрудняет разделение двух ваться формы, которых в исходном растворе не бы-
фаз. Если увеличение нужного компонента непол- ло. Поэтому прежде всего необходимо установить, в
ное, экстракцию повторяют, разделив фазы и при- виде какого соединения экстрагируется металл и
бавив к водной фазе новую порцию органического какова его растворимость. Растворимость любого
растворителя. соединения зависит от многих факторов: природы
Экстракция – сложный физико-химический вещества, температуры и давления. Обычно хими-
процесс. Теория экстракции находится на стыке чески подобные вещества лучше растворяются друг
различных разделов химии: химической термоди- в друге, чем в веществах другой структуры. При
намики, теории растворов, химической кинетики, этом подобие не следует понимать слишком узко,
органической химии и координационной химии. так как часто уже достаточно присутствия в молеку-
Для описания экстракционных процессов необхо- лах одинаковых или сходных по поведению групп.
40 ëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹6, 1999
Молекулы растворителя вступают с растворенными где [A]о и [A]в – равновесные концентрации вещест-
молекулами в энергетическое взаимодействие, в ва в органической и водной фазах. Однако обычно
первую очередь типа электростатического, так как экстрагируемое вещество присутствует в разных
молекулы большинства растворителей обладают формах, особенно при экстракции металлов. Со-
электрическими дипольными моментами. единения металла участвуют в различных химичес-
Одним из условий проведения экстракции явля- ких превращениях комплексообразования, гидро-
ется нейтрализация заряда. Заряженные соедине- лиза, полимеризации, диссоциации и т.д. В связи с
ния не могут переходить в органический раствори- этим отношение общих концентраций металла в
тель. Присутствующие в растворе ионы металла органической и водной фазах не является констан-
необходимо перевести в незаряженный комплекс той. Для каждой отдельной формы металла (Mi) за-
либо в ионный ассоциат с подходящим ионом про- кон распределения должен выполняться, то есть
тивоположного заряда. Величина заряда иона играет [Mi]о /[Mi]в = KD . Из этого следует, что необходимы
существенную роль при экстракции ионных ассоци- количественные характеристики, которые можно
атов. В этом случае лучше всего извлекаются в орга- было бы измерить в прямом эксперименте. Это
ническую фазу однозарядные ионы, хуже – двух- и прежде всего коэффициент распределения D, пред-
особенно трехзарядные. Кроме того, экстрагирую- ставляющий собой отношение общей концентра-
щееся соединение должно быть гидрофобным и не ции вещества в органической фазе к общей концен-
содержать гидрофильных групп, например гидро- трации его в воде:
ксильных или карбоксильных.
Cо
D = -----
- (4)
ùäëíêÄäñàü äÄä ïàåàóÖëäÄü êÖÄäñàü Cв
Рассчитать величину D можно определив лю-
éÒÌÓ‚Ì˚ Á‡ÍÓÌ˚
бым подходящим методом концентрации Cо и Cв .
Ë ÍÓ΢ÂÒÚ‚ÂÌÌ˚ ı‡ ‡ÍÚ ËÒÚËÍË
При экстракции металлов используют для этого ме-
Процесс экстракции почти всегда можно опи- тоды атомно-эмиссионной и атомно-абсорбцион-
сывать как обычную, хотя и двухфазную, химичес- ной спектрометрии, вольтамперометрию, спектро-
кую реакцию. Реакции экстракции практически фотометрию, метод радиоактивных индикаторов
всегда обратимы, поэтому к экстракционным про- [1, 4]. В отличие от константы распределения в слу-
цессам можно приложить закон действия масс. По- чае коэффициента распределения нет требования
является возможность говорить о константе равно- постоянства и равенства форм существования ве-
весия реакции экстракции, которую в данном случае щества в общих фазах и требования равновесности
называют константой экстракции. Процесс экстрак- системы.
ции металлов можно представить в следующем виде:
Для внутрикомплексного соединения MAm [4]
n+ +
M ( в ) + HA ( о ) MA n ( о ) + nH ( в ) (1) коэффициент распределения
Индексы обозначают органическую (о) и вод- [ MA m ] о
ную (в) фазы. Органический реагент (HA) раство- D = -------------------------------------------------------------------------------------------
( m – 1 )+
- (5)
[ M ] в + [ MA ] в + … + [ MA m ] в
m+
рим в органическом растворителе. Концентрацион-
ная константа равновесия этой реакции (константа
Коэффициент распределения описывает способ-
экстракции – Kех)
ность вещества экстрагироваться, но не определяет
[ MA n ] о [ H ] в
+ n реальную полноту извлечения, которая зависит от
K ex = --------------------------------
- (2) соотношения объемов органической и водной фаз.
[ M ] в [ HA ] о
n+ n
При одном и том же коэффициенте распределения
Записывать выражение для константы экстрак- вещество извлекается тем полнее, чем больше объ-
ции можно только в том случае, когда известны со- ем органической фазы (при постоянном объеме
став экстрагирующегося соединения исходных водной). Долю проэкстрагированного вещества вы-
компонентов. Наряду с законом действия масс к экс- ражают величиной степени извлечения:
тракционным системам применим, как уже отмеча-
Cо
лось, закон распределения, согласно которому при R = ----------------- ,
- (6)
постоянной температуре и давлении отношение рав- Cв + Cо
новесных концентраций вещества в двух несмеши-
вающихся фазах является постоянной величиной, не где Cв и Cо – количество вещества в органической и
зависящей от общей концентрации вещества. Эта ве- водной фазах. Степень извлечения чаще всего вы-
личина называется константой распределения KD : ражают в процентах:
[ A ]о Cо Vо
K D = ---------- ,
- (3) R, % = ------------------------------- ⋅ 100,
- (7)
[ A ]в Cо Vо + Cв Vв
ìãÄïéÇàó ç.Ä. ùäëíêÄäñàü äÄä åÖíéÑ êÄáÑÖãÖçàü à äéçñÖçíêàêéÇÄçàü 41
где Vо и Vв – объемы органической и водной фаз. В D
случае равенства объемов фаз (Vо = Vв) получаем
100 ⋅ D
R, % = ----------------- (8)
D+1
Величину, характеризующую возможность раз-
деления двух веществ, называют коэффициентом
разделения (KА/В):
Время
KA ⁄ B = DA ⁄ DB
Для хорошего разделения недостаточно только то- Рис. 2. Типичная зависимость коэффициента рас-
го, чтобы коэффициент разделения был высоким. пределения элемента от времени контакта фаз
Необходимо также, чтобы произведение коэффи-
циентов их распределения было близко к единице. R,% а
В практике используют также коэффициент кон- 100
центрирования (SА/В): SА/В = RA /RB .
К числу важных факторов, влияющих на экс-
тракцию, относится время контакта фаз. Практиче-
ская важность вопроса связана прежде всего с тем,
что во многих экстракционных системах равновесие
достигается не сразу. Скорость экстракции зависит 50
от скорости химических реакций, протекающих в
системе, в частности от скорости массопереноса ве-
щества между двумя фазами. При этом для ускоре-
ния экстракции необходимо использовать различ-
ные факторы. Если наиболее медленным является
массоперенос, следует, например, увеличить ско- Время
рость перемешивания фаз. На скорость химических
реакций можно влиять увеличивая концентрации lg D
б
взаимодействующих компонентов, подавляя меша-
ющие реакции, например гидролиза и полимериза-
ции [3]. Экстракционное равновесие быстро дости- 2
гается при извлечении ионных ассоциатов, когда
при экстракции не меняется внутренняя координа- 1
ционная сфера центрального атома металла, а про-
исходит лишь взаимодействие ионов. Наиболее
медленно экстракция протекает в случае металлов, 0
образующих кинетически инертные комплексы,
например хрома (III) или некоторых платиновых −1
металлов. Время
Таким образом, на практике при разработке экс-
Рис. 3. Зависимость степени извлечения ( а) и ло-
тракционных методов необходимо изучать скорость гарифма коэффициента распределения (б ) от вре-
реакции. Для этого следует установить время дости- мени контакта фаз
жения равновесия. Обычно это делают по кинети-
ческим кривым, например, зависимости коэффи- димому, быть не может. В разных системах это мо-
циента распределения от времени контакта фаз жет быть по-разному, но изучение скорости экс-
(рис. 2). Изучение зависимости степени извлечения
тракции, например различными растворителями,
от времени контакта фаз может не дать правильной
информации об установлении равновесия, если ко- позволяет решить этот вопрос. Одним из способов
эффициенты распределения достаточно высоки, что решения может служить изучение кинетики экстрак-
видно из рис. 3. Хотя коэффициенты распределения ции внутрикомплексных соединений различными
продолжают расти, то есть равновесия нет, степень растворителями. Растворители нужно выбирать та-
извлечения составляет 100% и может создаться впе- ким образом, чтобы константы распределения реа-
чатление, что система находится в равновесии. гента (КD,НА) в них различались. Условия проведения
Одним из интересных в теории экстракции яв- экстракции должны быть такими, чтобы определя-
ляется вопрос о том, где образуется экстрагирующе- ющей в кинетическом отношении была скорость
еся соединение – в водной фазе, в органической химического взаимодействия. При этом рН, кон-
или на границе их раздела. Общего решения, по-ви- центрация реагента должны быть одинаковы. Если
42 ëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹6, 1999
соединение образуется в водной фазе, скорость экс- лотных групп может быть различным, но обычно
тракции будет тем больше, чем выше равновесная используют многоосновные кислоты, являющиеся
концентрация органического реагента в водной бидентатными лигандами. Полидентатные реаген-
фазе. Чем ниже КD,НА , тем больше концентрация. ты более избирательны.
Иными словами, чем хуже растворим экстрагент в
Таким образом, по формуле реагента можно оп-
органическом растворителе, тем больше скорость
ределить, способен ли он образовывать ВКС. Иног-
экстракции. Если соединение образуется на грани-
да это трудно сделать, так как реагент подвергается
це, то, чем лучше растворим реагент в органическом
превращениям (таутомерия), которые изменяют его
растворителе, тем больше будет скорость экстрак-
структуру и комплексообразующие свойства. На-
ции. Образование соединения в органической фазе
пример, в случае β-дикетонов:
вряд ли возможно, так как для этого экстрагируемый
элемент должен каким-то другим путем перейти в R1 C CH2 C R2 R1 C CH C R2
органический растворитель. Необходимо отметить,
что проблема эта сложная и методы ее решения, O O HO O
рассмотренные выше, не являются идеальными. I II
Комплексы с металлами образует форма II. Тау-
äãÄëëàîàäÄñàü томерные превращения наблюдаются и в случае
ùäëíêÄäñàéççõï èêéñÖëëéÇ дитизона:
Экстракционные системы весьма разнообраз-
ны. Рациональный подбор системы в значительной N N C6H5 N N C6H5
мере определяет успех экстракционного концент- S C HS C
NH NH C6H5 N NH C6H5
рирования. Поэтому классификация экстракцион-
ных процессов и экстрагирующихся соединений III IV
имеет важное значение. Положив в основу класси- Обратимся к примерам ВКС, образуемых биден-
фикации характер соединения, переходящего в ор- татными реагентами. Экстракцию диэтилдитио-
ганическую фазу, можно выделить два основных карбамата меди (V), диметилглиоксимата никеля
типа: неионизированные соединения и ионные ас- (VI), дитизоната свинца (IV), оксихинолината цин-
социаты. Более тонкая классификация позволяет ка используют в аналитических лабораториях все-
выделить несколько групп соединений, относящих- го мира:
ся к тому или иному типу.
C2H5 S S C2H5
Неионизированные N C Cu C N
Ионные ассоциаты
соединения
C2H5 S S C2H5
Координационно несоль- Координационно несольвати-
V
ватированные неионизи- рованные ионные ассоциаты
рованные соединения O ...... H O
Внутрикомплексные со- Комплексные кислоты и их
единения (хелаты) соли, извлекаемые кислород- H3C C N N C CH3
Координационно сольва- содержащими растворителя- Ni
тированные нейтральные ми, аминами и солями четвер- H3C C N N C CH3
(смешанные) комплексы тичных аммониевых основа- ...... O
ний, металлоорганическими O H
соединениями VI
Для ВКС характерны высокие коэффициенты рас-
Внутрикомплексные соединения (ВКС) – один
пределения несмотря на невысокую растворимость
из самых распространенных классов соединений,
комплексов в органических фазах. Из-за малой раст-
используемых при концентрировании микроэле-
воримости емкость экстрактов не очень велика, но
ментов [3], поэтому рассмотрим эту группу соеди-
в некоторых случаях вполне достаточна даже для
нений подробнее. Экстракцию ВКС широко ис-
технологических целей. ВКС часто окрашены, что
пользуют в аналитической химии, радиохимии,
обеспечивает их использование для фотометричес-
цветной металлургии. Реагент, образующий ВКС,
кого определения элементов. Некоторые ВКС тер-
должен содержать по крайней мере два атома, спо-
мически устойчивы и летучи, что дает возможность
собных одновременно координироваться металлом
сочетать экстракцию с газохроматографическим раз-
(например, O, S, N). Одна из активных групп в мо-
делением и определением металлов.
лекуле реагента должна включать подвижный атом
водорода (HA), замещаемый в процессе комплексо- Остановимся на количественных характеристи-
образования на металл. Вторая группа может быть ках процесса экстракции ВКС. В условиях, когда
также кислотной или основной. Применяют реа- в водной фазе можно пренебречь всеми формами
генты, являющиеся слабыми кислотами. Число кис- металла, кроме иона Mn+, отношение MAn(0)/ Mn+
ìãÄïéÇàó ç.Ä. ùäëíêÄäñàü äÄä åÖíéÑ êÄáÑÖãÖçàü à äéçñÖçíêàêéÇÄçàü 43
выражает коэффициент распределения D. С учетом Таким образом, экстракция тем лучше, чем вы-
этого преобразуем выражение (2): ше устойчивость комплекса и чем больше его кон-
станта распределения. Далее экстракция тем выше,
[ HA ] о
n
D = K ex ---------------
- (9) чем более сильной кислотой является реагент и чем
+ n меньше он переходит в органическую фазу.
[H ]
Это основное уравнение, описывающее экстрак- äÄä ÇõÅêÄíú ùäëíêÄÉÖçí
цию ВКС. В логарифмической форме:
При экстракции ВКС выбор реагента основан
lgD = lgKex + n lg[HA]о + npH. (10) главным образом на знании указанных выше кон-
При постоянной равновесной концентрации реа- стант, соотношении их величин. Чем выше KНА , тем
гента в органической фазе имеем линейную зависи- ниже βn , то есть с точки зрения влияния на констан-
мость логарифма коэффициента распределения от ту экстракции эти величины действуют в разных на-
pH с наклоном, равным n. Увеличение pH на едини- правлениях. То же и с константами распределения
цу повышает коэффициент распределения в 10 раз (KD, M и KD, HA). Поэтому в каждом случае надо ре-
для однозарядного иона металла, в 100 раз для двух- шать задачи оптимизации.
зарядного, в 1000 раз для трехзарядного и т.д. [3]. Экстрагенты для экстракции координационно
Типичная кривая, характеризующая зависимость сольватированных нейтральных комплексов удоб-
экстракции ВКС от pH, выглядит так, как показано но подбирать руководствуясь принципом жестких и
на рис. 4. По мере повышения pH в водной фазе, мягких кислот и оснований (ЖМКО) [6]. Подобные
кроме иона Mn+, начинают появляться низшие не- комплексы экстрагируются только при использо-
экстрагируемые комплексы с реагентом. Поэтому вании экстрагентов, способных к координации с
зависимость начинает отклоняться от прямой и в металлом. В большинстве случаев это электронодо-
той области, где в обеих фазах существует MAn , вы- норные экстрагенты, имеющие свободную пару
ходит на плато (рис. 4). Нисходящая ветвь характе- электронов. В первую очередь нужно назвать кис-
ризуется существованием в водной фазе анионных лород, азот и серосодержащие экстрагенты. При об-
комплексов. Уменьшение экстракции может быть разовании смешанных комплексов рассматривае-
вызвано также гидролизом. Зависимость экстрак- мой группы металл почти всегда выступает в роли
ции от pH при использовании данного реагента час- акцептора электронов [2].
то неодинакова для различных элементов. Это имеет Для жестких по ЖМКО редкоземельных эле-
большое значение, так как позволяет, регулируя pH, ментов, актинидов, циркония, железа подходят же-
осуществлять эффективное разделение. Экстраги- сткие кислородсодержащие нейтральные экстра-
руя ионы металлов в виде их диэтилдитиофосфатов, генты. Для мягких платиновых металлов, ртути,
можно путем изменения кислотности среды выде- кадмия, висмута, серебра лучше серосодержащие.
лить группы элементов, различающиеся по их элек- Для промежуточных переходных d-элементов, та-
трохимической активности [5]. ких, как медь или никель, – и те и другие. Если экс-
Константа экстракции зависит также от ряда трагент наряду со способностью входить во внут-
констант константы устойчивости экстрагирующе- реннюю координационную сферу металла к тому
гося комплекса βn , константы диссоциации реаген- же легко протонируется, то в принципе наряду с
та KHA , константы распределения комплексов KD, MA нейтральными смешанными комплексами рассмат-
и константы распределения реагента KD, HA . Зависи- риваемого типа могут образоваться и ионные ассо-
мость эта выглядит следующим образом: циаты типа комплексных кислот. Например, неор-
ганическая часть смешанного соединения, AuCl3 , –
β n K D, M K HA
n
это координационно ненасыщенное соединение.
K ex = ----------------------------
n
- (11) Возможны два пути его превращения в координа-
K D, HA
ционно насыщенный комплекс:
lgD L [AuCl3L], (I)
AuCl3 +
−
Cl [AuCl4] (II)
Выбор пути можно предсказать пользуясь прин-
ципом ЖМКО. Золото (III) – мягкий ион, комплек-
сообразование должно преимущественно протекать
pH с более мягким лигандом. Используем обобщенный
ряд жесткости лигандов: F > O > N > Cl > Br > I > S.
Рис. 4. Зависимость логарифма коэффициента
Если L – мягкий серосодержащий экстрагент, более
распределения элемента, экстрагирующегося в мягкий, чем хлорид-ион, комплексообразование
виде ВКС, от равновесного рН водной фазы должно пойти по пути I с образованием смешанного
44 ëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹6, 1999
комплекса. Если L – жесткий кислородсодержащий тов. Например, не составляет труда отделить ртуть и
экстрагент, хлорид в качестве лиганда будет иметь висмут в виде дитизонатов от циркония и алюми-
перед ним предпочтение и комплексообразование ния, поскольку ни цирконий, ни алюминий с дити-
должно было бы пойти по пути II с образованием зоном вообще не реагируют. Более типичен случай,
ионного ассоциата. В соответствии с этим серосо- когда разделяемые элементы в принципе экстраги-
держащими нейтральными экстрагентами золото руются все, но неодинаково. В этом случае исполь-
из хлоридных растворов экстрагируется всегда зуют другой прием разделения, в основе которого
только в виде AuCl3L, а кислородсодержащими экс- лежит варьирование концентрационных условий:
трагентами, например кетонами, – всегда или поч- pH, концентрации компонентов системы, включая
ти всегда в виде HAuCl4 . Другая ситуация возникает экстрагент. Разделение достигается также измене-
в случае жестких металлов. Из хлоридных растворов нием состояния окисления элементов. Например,
самые жесткие металлы должны хорошо экстраги- при разделении галлия и железа аминами эффект
роваться кислородсодержащими экстрагентами в достигается восстановлением железа до неэкстра-
виде смешанных комплексов, поскольку кислород гируемого двухвалентного состояния. Галлий при
стоит в ряду жесткости левее хлора. этом переходит в органическую фазу. Для улучше-
Следует заметить, что серосодержащими экс- ния разделения при экстракции в водную фазу вво-
трагентами жесткие металлы вообще в большинстве дят маскирующие агенты.
случаев не экст
5003.17 ()
ielts
mobil pegasus
-134 .-
kyiv apartaments service
renu multiplus 355
/