Разделительная воронка - Separatory funnel
Делительная воронка , также известная как делительная воронка , делительная воронка , или в просторечии сентября воронка , представляет собой часть лабораторной посуды используется в жидкости-жидкости экстракции для разделения ( раздела ) компоненты смеси на два несмешивающиеся растворители фаз различных плотностей . Обычно одна из фаз является водной, а другая - липофильным органическим растворителем, таким как эфир , МТВЕ , дихлорметан , хлороформ или этилацетат . Все эти растворители четко разграничивают две жидкости. Более плотная жидкость, обычно водная фаза, если органическая фаза не галогенирована , опускается и может быть слита через клапан в сторону от менее плотной жидкости, которая остается в делительной воронке.
Описание
Делительная воронка имеет форму конуса с полусферическим концом. Он имеет стопор вверху и кран (кран) внизу. Разделительные воронки, используемые в лабораториях, обычно изготавливаются из боросиликатного стекла, а их запорные краны - из стекла или ПТФЭ . Типичные размеры составляют от 30 мл до 3 л. В промышленной химии они могут быть намного больше, и для гораздо больших объемов используются центрифуги . Наклонные стороны предназначены для облегчения идентификации слоев. Выпускное отверстие с запорным краном предназначено для слива жидкости из воронки. Сверху воронки есть стандартное коническое соединение, которое подходит к заточенному стеклу или тефлоновой пробке.
Чтобы использовать делительную воронку, две фазы и смесь, которая должна быть разделена в растворе, добавляют через верх с закрытым краном внизу. Затем воронку закрывают и осторожно встряхивают, перевернув ее несколько раз; если два раствора смешать слишком сильно , образуются эмульсии . Затем воронку переворачивают и осторожно открывают запорный кран, чтобы сбросить избыточное давление пара . Делительная воронка откладывается, чтобы обеспечить полное разделение фаз. Затем открываются верхний и нижний запорные краны, и нижняя фаза освобождается под действием силы тяжести . При выпуске нижней фазы необходимо открывать верхнюю часть, чтобы обеспечить выравнивание давления между внутренней частью воронки и атмосферой. Когда нижний слой снят, кран закрывается и верхний слой выливается через верх в другую емкость.
Теория
Делительная воронка основана на концепции «подобное растворяется в подобном», которая описывает способность полярных растворителей растворять полярные растворенные вещества, а неполярные растворители растворять неполярные растворенные вещества. Когда делительная воронка встряхивается, каждое растворенное вещество мигрирует в растворитель (также называемый «фазой»), в котором он более растворим.
Растворители обычно не образуют единого раствора вместе, потому что они не смешиваются. Когда воронка остается неподвижной после перемешивания, жидкости образуют отдельные физические слои - жидкости с более низкой плотностью остаются над жидкостями с более высокой плотностью. Таким образом, смесь растворенных веществ разделяется на два физически отдельных раствора, каждый из которых обогащен разными растворенными веществами.
Запорный кран можно открыть после разделения двух фаз, чтобы дать возможность нижнему слою выйти из разделительной воронки. Верхний слой можно оставить в делительной воронке для дальнейших экстракций с дополнительными партиями растворителя или слить в отдельный сосуд для других целей. Если желательно сохранить нижний слой в делительной воронке для дальнейших экстракций, оба слоя извлекаются отдельно, а затем прежний нижний слой возвращается в делительную воронку.
Затем каждый независимый раствор может быть снова экстрагирован дополнительными партиями растворителя, используемого для других физических или химических процессов. Если цель состояла в том, чтобы отделить растворимый материал от смеси, раствор, содержащий этот желаемый продукт, иногда можно просто упарить, чтобы оставить очищенное растворенное вещество. По этой причине использование летучих растворителей для извлечения желаемого материала из смеси является практическим преимуществом .
Эмульсии
Одним из недостатков использования делительной воронки является то, что эмульсии могут легко образовываться, и для их разделения после образования может потребоваться много времени. Они часто образуются при смешивании жидкостей в делительной воронке. Это может произойти, когда маленькие капельки находятся во взвешенном состоянии в водном растворе. Если образуется эмульсия, одним из способов разделения жидкостей является медленное перемешивание раствора в делительной воронке. Если эмульсия не отделяется в результате этого процесса, добавляется небольшое количество насыщенного солевого раствора (« высаливание »).
В настоящее время ведутся исследования альтернативных, более эффективных методов, в основном с использованием стержней для перемешивания (стержней) для уменьшения или даже устранения вероятности эмульгирования, что сокращает время ожидания.
Соображения безопасности
Самый большой риск при использовании делительной воронки - это повышение давления. Давление накапливается во время смешивания, если происходит реакция выделения газа или физическое изменение. С этой проблемой можно легко справиться, просто открывая пробку в верхней части воронки во время перемешивания. Более стандартная процедура состоит в том, чтобы перевернуть делительную воронку вверх дном и открыть запорный кран, чтобы сбросить давление, шаг, который часто повторяется, известный как «сброс». Это следует делать так, чтобы кончик воронки был направлен в сторону от тела.
Галерея
- Верхняя фаза
- Нижняя фаза
Эфирный слой с растворенным желтым соединением находится сверху, а водный слой - снизу.
.1_-_07_(Large).JPG)
Смотрите также
- Декантация - это процесс слива верхнего слоя жидкости с нижнего слоя жидкости или твердого вещества.
- Декантерная центрифуга
- Капельные воронки аналогичны по форме и конструкции и могут использоваться как делительные воронки. У них есть стандартные конические стыки из матового стекла на ножке.
- Коэффициент распределения - это мера распределения аналита между двумя фазами при разделении.