分配操作について

質問

水溶液から分液ロートを用いた分配操作を行なう場合、
水溶液と同量の有機溶媒を加えると思うのですが、
なぜ同量である必要があるのでしょうか？
例えば水様液が100mlあった場合、
有機溶媒を100ml加えて分配操作を3回程行なう事が多いと思います。
一度に300ml加えた場合や500ml加えた場合と比べて、
どのように抽出量や抽出効率に影響がでるのでしょうか？

回答No.2

noname#160321 · ベストアンサー

分配操作で必ずしも「同量」にしなければいけないわけではありません。目的物が有機溶媒に溶けにくいときには有機溶媒を増やしてもかまいません。そうしないと充分な抽出ができないことがあります。
これと、一定量の溶媒を用いるときに、それを何回に分けるか、とは一応別の問題です。

簡単のために分配比を１．０にしてみましょう。
使う溶媒を300ml水を100mlとします。
Ａ．水100mLと有機溶媒300mLで分配すると、水に初期量の１/４が有機相に３/４が残ります。
さて、
Ｂ．水100mLに対し有機溶媒300mLを100mL3回に分けてみましょう。
1回目水に１/２、有機相に１/２。
2回目水に１/４、有機相に１/４。
3回目水に１/８、有機相に１/８。
有機相には合わせて７/８の物質が移動しています。
水にはＡ場合の半分しか残らず、効率よく抽出されたことが分かります。
これを一般化して分配比ｄ(org/H2O)として使う液体量を変えて有機相の量/水相の量=ｒとすると
1回目には有機相中の物質量/水相中の物質量=ｄｒ
1回毎に水相の中の物質量は１/ｄｒになっていきます。
n回振ると水相には最初の(１/ｄｒ)^(n)、残りは等比級数で１－(１/ｄｒ)^(n)分が有機相を合した部分に来ています。
ややこしかったでしょうか。^^
同じ事で、容器を水で洗うとき同じ量の水で洗うなら、何回にも分けて洗うのが良いと言うことになります。もちろん全て「完全溶解」「洗い忘れの場所無し」が前提です。(笑)

お礼

分配比の意味が理解できました。
有り難う御座います。
数式を示して頂いたのは非常に有り難いです。
器具の洗浄も同じ原理だとは知りませんでした。
有り難う御座いました。

回答No.1

noname#62864

水溶液と有機溶媒が同量である必要はありません。

ただし、用いる有機溶媒の量が同じであれば、一度に全部を用いるよりも、何回かに分けた方が抽出の効率はよくなります。

たとえば、分配比が1：1で、水溶液100ml、有機溶媒300mlとした場合に、有機溶媒300mlを一度で用いれば、抽出されるのは４分の３ということになりますが、３回に分ければ、１回目で２分の１、２回目で残りの２分の１（すなわち1/4）、３回目でさらに残りの２分の１（すなわち1/8）が抽出されることになり、合計すれば８分の７が抽出されることになります。
すなわち、同量の有機溶媒を用いるのであれば、何回かに分けて抽出したほうが、抽出できる割合が高くなるということです。

お礼

分配比があるとは聞いていましたが、こう言った感じだったのですね。
勉強になります。
これで実験が上手くいきそうです。
有り難う御座いました。