Лекция 10. Распределение вещества между двумя фазами. Экстракция

1. ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ХИМИИ

Лекция 10. Распределение вещества
между двумя фазами. Экстракция.
1. Закон распределения Нернста.
2. Экстракция, ее виды. Уравнение экстракции.
Принципы получения настоек, отваров.
Лектор: канд. пед. наук, доцент Григорьева Марина
Викторовна

2. 1. Закон распределения Нернста

Если какое-либо вещество растворимо в двух
несмешивающихся жидкостях, то при его
растворении в смеси двух таких жидкостей
оно распределяется между ними согласно
закона распределения Нернста:
Отношение концентраций третьего
компонента между двумя
несмешивающимися жидкостями при
постоянной температуре является
величиной постоянной К = С1/С2, где С1концентрация компонента в растворе 1
жидкости, С2 - концентрация компонента в
растворе 2 жидкости, К – коэффициент
распределения.

3. 1. Закон распределения Нернста

Например, если встряхивать иод с водой
и тетрахлорометаном, часть его
растворится в воде, а часть в
тетрахлорометане ССl4. В конце концов
в системе устанавливается
динамическое равновесие.

4. 1. Закон распределения Нернста

• Независимо от того,
какое количество
иода используется в
эксперименте,
окончательное
отношение
концентраций
оказывается
постоянным.

5. 1. Закон распределения Нернста

Закон распределения выполняется лишь при
определенных условиях, а именно:
1) при постоянной температуре;
2) при достаточном разбавлении обоих
растворов;
3) при условии, что растворенное вещество не
реагирует, не ассоциирует и не
диссоциирует в обоих растворителях.
Закон распределения лежит в основе важного
и весьма распространенного в
лабораторной и промышленной практике
процесса, называемого экстракцией.

6. 2. Экстракция

Экстракция представляет собой извлечение
из раствора одного или нескольких
растворенных веществ при помощи другого
растворителя (экстрагента), не
смешивающегося с первым.
Для осуществления экстракции необходимо,
чтобы экстрагируемое вещество лучше
растворялось во втором растворителе, чем в
первом. Целью экстракции является
повышение концентрации какого-либо
нужного вещества или освобождение
растворителя от имеющихся в нем примесей,
либо замена растворителя.

7. 2. Экстракция

Экстракция может быть:
• однократной, когда экстрагент
добавляется в один прием,
• дробной - добавление экстрагента
проводится порциями в несколько
приемов.
Экстракцию широко применяют в
фармации для извлечения из
растительного сырья эфирных масел,
алкалоидов и других физиологически
активных веществ.

8. 2. Экстракция

В лабораториях для экстракции часто
используют делительные воронки,
например при экстракции эфиром. Для
этого водный раствор с компонентом
соединяют с эфиром в делительной
воронке. Раствор встряхивают и после
отстаивания слои разделяют. Эфир
выпаривают и получают чистый продукт.

9. 2. Экстракция

Делительные
воронки

10. 2. Экстракция

• В условиях химического и
фармацевтического производства
широко применяют аппараты
экстракторы, действие которых
основано на различных принципах
перемешивания жидкостей и их
раздробления. Используются
тарельчатые, вибрационные,
центробежные и другие типы
экстракторов.

11. 2. Экстракция

Вывод уравнения экстракции:
Пусть в растворе, объем которого V0 мл,
находится т0 экстрагируемого
вещества. К этому раствору добавляют
V мл другого растворителя, который с
ним не смешивается. Предположим, что
после первой экстракции в первом
растворителе осталось т1 г
экстрагируемого вещества, тогда
концентрация в нем будет С1 = т1/ V0, а
концентрация во втором растворителе
С2 = (т0 — т1)/ V.

12. 2. Экстракция

Пользуясь законом распределения, можно
написать:
m1
V0
С1
m1V
К
С 2 m0 m1 V0 (m0 m1 )
V
KV0
m1 m0
V KV0

13. 2. Экстракция

Если первый растворитель с оставшимся в
нем веществом вторично обработать тем же
объемом V второго растворителя, то,
повторяя предыдущий расчет, получим:
KV0
m2 m1
V KV0

14. 2. Экстракция

Заменив т1 в последнем
уравнении, найдем:
Если повторить
экстракцию тем же
объемом второго
растворителя п раз, то
количество оставшегося
в первом растворителе
вещества будет
KV0
m2 m0
V KV0
2
KV0
mn m0
V KV0
n

15. 2. Экстракция

Расчеты с помощью полученного
уравнения показывают, что экстракция
будет более полной, если разделить
весь объем растворителя на порции,
чем экстрагировать сразу всем
объемом растворителя.

16. 2. Экстракция

• Особенно широко экстракционные методы
используют при анализе растительного
лекарственного сырья, а также для получения
настоев, отваров, настоек, экстрактов
лекарственных веществ. В данном случае под
экстрактом подразумевается лекарственная форма,
получаемая экстракционным методом в соответствии
с определенными требованиями.
• Согласно Государственной Фармакопее XI издания
настои и отвары -это жидкие лекарственные
формы, представляющие собой водные извлечения
из лекарственного растительного сырья, а также
водные растворы сухих или жидких экстрактов
(концентратов).

17. 2. Экстракция

• Экстракты - концентрированные извлечения
из лекарственного растительного сырья.
• Настойки - окрашенные спиртовые или
водно-спиртовые извлечения из
лекарственного растительного сырья,
получаемые экстракцией без нагревания.
• При получении настоев и отваров проводят
экстракцию лекарственных веществ из
измельченного лекарственного сырья водой,
при получении экстрактов- водой, этанолом и
другими экстрагентами.

18. 2. Экстракция

• Для приготовления настоев и отваров экстракцию
проводят следующим образом. К измельченному
лекарственному растительному сырью прибавляют
требуемый объем воды при комнатной температуре,
смесь выдерживают на кипящей водяной бане при
перемешивании (настой -15 мин, отвары - 30 мин),
охлаждают при комнатной температуре (настои - 45
мин, отвары - 10 мин), фильтруют и получают
фильтрат, который при необходимости разбавляют
водой.
• Содержание фармакологически активных веществ в
полученных настоях и отварах определяют
различными аналитическими методами, ре
комендуемыми в соответствующих фармакопейных
статьях.