Делительная воронка , также известная как делительная воронка , делительная воронка или в просторечии сеп-воронка , представляет собой предмет лабораторной посуды , используемый при жидкостно-жидкостных экстракциях для разделения ( разделения ) компонентов смеси на две несмешивающиеся фазы растворителя различной плотности . [1] Обычно одна из фаз будет водной, а другая — липофильным органическим растворителем, таким как эфир , МТБЭ , дихлорметан , хлороформ или этилацетат . Все эти растворители образуют четкую границу между двумя жидкостями. [2] Более плотная жидкость, обычно водная фаза, если только органическая фаза не галогенирована , опускается на дно воронки и может быть слита через клапан от менее плотной жидкости, которая остается в делительной воронке. [3]
Делительная воронка имеет форму конуса с полусферическим концом. Он имеет пробку вверху и кран (кран) внизу. Делительные воронки, используемые в лабораториях, обычно изготавливаются из боросиликатного стекла , а их 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. Отвод с управлением отводом предназначен для слива жидкости из воронки. На вершине воронки имеется стандартное конусное соединение, подходящее к притертой стеклянной или тефлоновой пробке. [4]
При использовании делительной воронки две фазы и смесь, которую необходимо разделить в растворе, добавляют через верхнюю часть при закрытом кране внизу. Затем воронку закрывают и осторожно встряхивают, несколько раз переворачивая; если два раствора смешать слишком энергично, образуются эмульсии . Затем воронку переворачивают и осторожно открывают запорный кран, чтобы сбросить избыточное давление паров . Делительную воронку отставляют в сторону, чтобы обеспечить полное разделение фаз. Затем верхний и нижний краны открываются, и нижняя фаза выпускается под действием силы тяжести . Верх должен быть открыт, одновременно высвобождая нижнюю фазу, чтобы обеспечить выравнивание давления между внутренней частью воронки и атмосферой. После удаления нижнего слоя запорный кран закрывают и верхний слой выливают через верхний в другую емкость.
Делительная воронка основана на концепции «подобное растворяется подобное», которая описывает способность полярных растворителей растворять полярные растворенные вещества, а неполярных растворителей растворять неполярные растворенные вещества. Когда делительную воронку перемешивают, каждое растворенное вещество мигрирует в растворитель (также называемый «фазой»), в котором оно более растворимо.
Растворители обычно не образуют вместе единого раствора, поскольку они несмешивающиеся. 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 позволить нижнему слою выйти из сепарационной воронки. Верхний слой можно оставить в делительной воронке для дальнейшей экстракции дополнительными порциями растворителя или слить в отдельный сосуд для других целей. Если нижний слой желательно сохранить в делительной воронке для дальнейших экстракций, оба слоя вынимают отдельно, а затем бывший нижний слой возвращают в делительную воронку.
Каждый независимый раствор затем можно снова экстрагировать дополнительными порциями 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 выпарить, чтобы оставить после себя очищенное растворенное вещество. По этой причине практическое преимущество заключается в использовании летучих растворителей для экстракции желаемого материала из смеси. [5]
Одним из недостатков использования делительной воронки является то, что эмульсии могут образовываться легко, и для их разделения после образования может потребоваться много времени. Они часто образуются при смешивании жидкостей в делительной воронке. Это может произойти, когда маленькие капли суспендируются в водном растворе. Если образуется эмульсия, одним из методов разделения жидкостей является медленное перемешивание раствора в делительной воронке. Если эмульсия при этом не отделяется, добавляют небольшое количество насыщенного солевого раствора (« высаливание »). [6]
Проводятся исследования альтернативных, более эффективных методов, в основном с использованием мешалок (стержней-мешалок), чтобы уменьшить или даже исключить вероятность эмульгирования, тем самым уменьшая время ожидания. [7]
Самый большой риск при использовании делительной воронки – это повышение давления. Давление накапливается во время смешивания, если происходит реакция выделения газа или физические изменения. Эту проблему можно легко решить, просто регулярно 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. Эта процедура неоднократно называлась «выпуском воздуха». Это следует делать, направляя кончик воронки от тела. [8]
.1_-_07_(Large).JPG/1280px-(09-04-26).1_-_07_(Large).JPG)
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )