1.5.1.1. Một số vấn đề chung về chiết
Chiết là quá trình tách và phân chia dựa vào quá trình chuyển một chất hòa tan trong một pha lỏng (thường là nước) vào một pha lỏng khác không trộn lẫn với nó (thường là dung môi hữu cơ không tan hoặc ít tan trong nước). Sử dụng phương pháp chiết người ta có thể chuyển lượng nhỏ chất nghiên cứu trong một thể tích lớn dung dịch nước vào một thể tích nhỏ dung môi hữu cơ. Nhờ vậy người ta có thể dùng phương pháp chiết để nâng cao nồng độ chất nghiên cứu, hay nói cách khác đây chính là phương pháp chiết làm giàu. Mặt khác, dùng phương pháp chiết người ta có thể thực hiện việc tách hay phân chia các chất trong một hỗn hợp phức tạp khi chọn được điều kiện chiết thích hợp.
Quá trình chiết thường xảy ra với vận tốc lớn nên có thể thực hiện quá trình chiết tách, chiết làm giàu một cách nhanh chóng, đơn giản, sản phẩm chất thường khá sạch. Vì các lý do đó nên ngày nay phương pháp chiết không chỉ được ứng dụng trong phân tích mà còn được ứng dụng vào quá trình tách, làm giàu, làm sạch trong sản xuất công nghiệp.
Quá trình hóa học xảy ra khi chiết các hợp chất vô cơ bằng các dung môi hữu cơ xảy ra khá phức tạp, do đó có nhiều cách phân loại quá trình chiết. Vì tính chất phức tạp của quá trình chiết nên khó có các phân loại nào hợp lý bao gồm được tất cả các trường hợp. Trong số các cách phân loại ta có thể phân loại theo cách của Morison và Freizer.
Dựa vào bản chất hợp chất chiết Morison và Freizer đã chia hợp chất chiết thành hai nhóm lớn: Chiết các hợp chất nội phức (hay còn gọi là các
trong đó ion kim loại kết hợp với các phối tử hữu cơ có nhiều nhóm chức tạo ra các hợp chất vòng, ion kim loại liên kết ít nhất với hai nguyên tử của phối trí hữu cơ. Còn tập hợp ion là các hợp chất không tích điện do sự trung hòa điện tích của các ion đối nhau. Sự tạo thành tập hợp ion chủ yếu do lực tĩnh điện, các tác giả đã chia tập hợp ion thành ba nhóm nhỏ có thể chiết được theo các kiểu sau:
1) Quá trình chiết xảy ra do các ion kim loại tham gia tạo thành ion có kích thước lớn chứa các nhóm hữu cơ phức tạp, hoặc đôi khi ion kim loại liên kết với một ion có kích thước lớn.
2) Quá trình chiết ion kim loại do tạo các solvat. Tham gia tạo các
solvat là các anion (thí dụ các halozenua, thioxianat...) và các phối tử dung môi chứa oxi như rượu, ete thay vào vị trí của phân tử nước trong ion kim loại.
3) Quá trình chiết bằng amin và acidcacboxylic: ở đây các ion kim loại được chiết dưới dạng muối có khối lượng phân tử lớn. Chính vì có khối lượng phân tử lớn mà các muối này dễ tan vào dung môi hữu cơ.
1.5.1.2. Các đặc trưng định lượng của quá trình chiết [8]
1.5.1.2.1. Định luật phân bố Nernst
Quá trình chiết là quá trình tách và phân chia dựa vào sự phân bố khác nhau của các chất trong hai chất lỏng không trộn lẫn với nhau, có sự phân bố khác nhau đó là do tính tan khác nhau của chất chiết trong các pha lỏng. Khi hòa tan một chất A vào hệ thống bao gồm hai dung môi không trộn lẫn, khi quá trình hòa tan vào dung môi đạt trạng thái cân bằng thì tỷ số nồng độ (chính xác hơn là tỷ số hoạt độ) của chất A trong hai dung môi là một hằng số. Đó chính là định luật phân bố Nernst.
KA = n hc ) A ( ) A ( Trong đó: KA là hằng số phân bố
(A)hc, (A)n là hoạt độ dạng xác định của chất hòa tan (được gọi là lượng chất chiết) trong pha hữu cơ và pha nước
Với một hợp chất chiết xác định thì KA chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất dung môi. KA càng lớn thì khả năng chiết hợp chất A từ pha nước vào pha hữu cơ càng lớn. Với các dung dịch có lực ion bằng không người ta có thể thay hoạt độ bằng nồng độ.