ДЕЛИТЕЛЬНАЯ ВОРОНКА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ДЛЯ ЧЕГО ОНА НУЖНА И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2024

Воронки, груша или отделения ампула является стеклянной посуды используется в жидких извлечений и разделений. Его можно узнать по своеобразной форме перевернутого конуса. В лабораториях он держится на железных кольцах, прикрепленных к универсальной опоре.

Поскольку это делительная воронка, она по определению должна обеспечивать разделение под действием силы тяжести и без вымывания остальной смеси. Для этого обязательно (обычно) должна существовать жидкая двухфазная система; то есть образованное двумя несмешивающимися жидкостями разной плотности.

Делительная воронка с желтой двухфазной системой. Источник: Markdegeus через Википедию.

Например, на изображении выше есть делительная воронка, поддерживаемая железным кольцом, края которого покрыты резиной. Внутри находится двухфазная смесь двух желтых жидкостей; хотя цвет более интенсивный в нижней фазе, чем в верхней фазе.

Благодаря этой воронке можно извлекать некоторые растворенные вещества или аналиты из проб воды или из растворов исследуемых проб (почвы, золы, растительных масс, топлива и т. Д.). Точно так же он служит для объяснения концепции распределения растворенного вещества между поверхностью раздела, образованной между двумя несмешивающимися растворителями.

Особенности разделительной воронки

Одно только изображение выше показывает наиболее важные особенности делительной воронки. Учтите, что объем жидкой смеси намного меньше вместимости воронки. Фактически, всегда рекомендуется, чтобы экстракция не охватывала объемы, превышающие половину общего объема воронки.

Более подробно перебирая воронку, внизу у нас есть запорный кран (голубоватая нить), позволяющий жидкости стекать через горлышко стакана. Сверху у нас горлышко воронки закрыто пластиковой заглушкой; однако пробка также может быть стеклянной с притертой пломбой.

И запорный кран, и колпачок можно смазывать для обеспечения правильной работы. Ключ должен поворачиваться без особого труда, а также гарантировать, что в закрытом состоянии он не пропускает нижнюю жидкость. При этом пробка должна герметично закрываться, достаточно хорошо, чтобы при встряхивании воронки жидкость не выходила сверху.

Преимущество металлического кольца, покрытого резиной, заключается в том, что оно предотвращает появление царапин на стекле воронки при удерживании.

Для чего это?

Делительная воронка в принципе используется только для двух целей: для извлечения растворенных веществ из образцов без переноса других нежелательных растворенных веществ или непосредственно для разделения несмешивающихся жидкостей.

Методология обоих процессов сама по себе одинакова: жидкая смесь, предварительно полученная из образца, помещается внутрь делительной воронки и добавляется один или два растворителя. Это для того, чтобы создать легко разделяемую двухфазную систему.

Затем, разделив две жидкости и зная, что растворенное вещество или аналит более растворим в одной из двух фаз (более низкой или более высокой), одну собирают, а другую выбрасывают. Нижняя фаза имеет более высокую плотность, так что она извлекается путем открытия запорного крана; в то время как верхняя фаза получается через горловину воронки путем снятия крышки.

Затем для интересующей фазы отбирают аликвоты для проведения хроматографического или спектроскопического анализа, подкисления, реакций осаждения или просто подвергают нагреванию для испарения растворителя и выделения оставшегося твердого вещества: растворенного вещества (примеси).

Как пользоваться

Встряхивая воронку

Хотя точная методология варьируется в зависимости от анализа, образца, типа анализируемого вещества и используемых растворителей, способ использования делительной воронки почти всегда одинаков.

Удерживая воронку осторожно зажатой в железном кольце и убедившись, что запорный кран закрыт, приступайте к заполнению ее смесью, к которой были добавлены экстрагирующие растворители. Его накрывают и встряхивают, чтобы гарантировать взаимодействие растворенного вещества в смеси с растворителем, который мы хотим декантировать позже.

Во время перемешивания, которое обычно выполняется внутри вытяжного шкафа и путем многократного отклонения воронки от тела, важно открыть запорный кран, чтобы спустить внутреннее давление пара.

Это давление пара частично связано с тем, что экстракция обычно проводится с использованием очень летучих растворителей, поэтому высокое давление их паров может разорвать стекло воронки и нанести вред тем, кто с ней работает.

Фазовое извлечение

Воронке дают отдохнуть, пока не появятся две четко определенные фазы. Если нас интересует нижняя фаза, открываем кран и собираем в емкость. Мы добавляем еще растворителя в воронку и повторяем перемешивание, чтобы снова экстрагировать. Таким образом мы обеспечиваем извлечение наибольшего количества растворенного вещества.

Между тем, если нас интересует верхняя фаза, мы отбрасываем нижнюю фазу, открывая запорный кран, а верхняя фаза декантируется через отверстие воронки. Нижнюю фазу возвращают в воронку, и к ней снова добавляют больше растворителя, чтобы повторить несколько экстракций.

Вкратце: его перемешивают, мы сбрасываем давление пара, оставляем в покое и декантируем. На интересующей стадии у нас будет растворенное вещество, которое было извлечено из образца. Рекомендуется провести несколько экстракций небольшим количеством растворителя.

В следующем видео показан эксперимент с делительной воронкой:

Примеры использования

Некоторые общие примеры использования делительной воронки будут упомянуты ниже:

-Извлечение органических соединений, растворенных в воде, путем добавления органических и неполярных растворителей, что имеет большое значение для оценки качества воды или обнаружения источника загрязнения

-Экстракция аналитов из тонко измельченных растительных материалов, так что некоторые из них более растворимы в верхней фазе, а другие - в нижней.

-Разделить две несмешивающиеся жидкости в достаточных количествах, чтобы определить две фазы, а также добавить компонент для дестабилизации образовавшихся эмульсий.

-Водная экстракция йода дихлорметаном, это одна из самых распространенных практик в учебных лабораториях.

- Экстракты эссенций или масел для одновременного удаления содержащихся в них солей и других растворимых соединений в водной фазе (которая обычно является нижней фазой из-за ее более высокой плотности)

Ссылки

1. Делительная воронка: подготовка к использованию делительной воронки. Получено с: dept.harpercollege.edu
2. Elsevier BV (2020). Разделительная воронка. ScienceDirect. Получено с: sciencedirect.com
3. К. Гейбл. (2020). Использование делительной воронки. Государственный университет Орегона. Получено с: sites.science.oregonstate.edu
4. Wikipedia. (2020). Разделительная воронка. Получено с: en.wikipedia.org
5. Юрайма Регистр. (2018). Делительная воронка. Получено с: iquimicas.com