เทคนิคการสกัด
จากความรู้ที่ว่าตัวละลายต่าง ๆ สามารถละลายได้ในตัวทำละลายแตกต่างกัน คุณสมบัติอันนี้จะนำมาใช้เป็นหลักในการแยกตัวละลายออกจากสารละลายได้เรียกวิธีการเช่นนี้ว่า การสกัด ต่อไปนี้จะขอกล่าวถึงการสกัดตัวละลายโดยใช้ตัวทำละลายที่ไม่ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน
เนื่องจากตัวละลายอาจจะละลายในตัวทำละลายต่าง ๆ ที่ไม่ผสมเป็นเนื้อเดียวกันได้ เมื่อให้สารละลายนั้นมีตัวทำละลายที่ไม่ผสมเป็นเนื้อเดียวกันอยู่ 2 ชนิด หลังจากเขย่าแล้วตัวละลายจะมีอยู่ในตัวทำละลายทั้ง 2 ชนิดนั้นในปริมาณมากน้อยแตกต่างกัน อัตราส่วนของความเข้มข้นของตัวละลายที่ละลายในตัวทำละลายในหน่วยโมลต่อลิตรนี้เรียกว่า Distribution coefficient ซึ่งอัตราส่วนนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณของตัวทำละลายทั้ง 2 ชนิด และความเข้มข้นทั้งหมดของตัวละลาย
ดังนั้นการสกัดจึงเป็นการเคลื่อนย้ายตัวละลายจากตัวทำละลายชนิดหนึ่งไปยังตัวทำละลายอีกชนิดหนึ่งโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า กรวยแยก มีวิธีการทำดังนี้
- ทำความสะอาดกรวยแยกที่ใช้ให้สะอาด สำหรับที่ก๊อกปิดเปิดให้ทำเช่นเดียวกับบิวเรตต์
- เทสารละลายที่จะสกัดลงในกรวยแยก ไม่ควรใส่สารละลายมากเกินไปเพราะจะต้องเติมตัวทำละลายเพื่อสกัดตัวละลายในสารละลายนั้นอีก หากมีมากควรแบ่งทำเป็น 2 หรือ 3 ครั้งก็ได้
- เติมตัวทำละลายที่ใช้ในการสกัด แล้วปิดจุกให้แน่น
- เขย่ากรวยแยกเบา ๆ ในแนวนอน แล้วเปิดก๊อกเป็นครั้งคราวหลังจากหยุดเขย่าเพื่อลดแรงดันภายในกรวยแยก
- นำกรวยแยกไปตั้งในแนวดิ่งบนที่ยึดวงแหวน เพื่อให้สารละลายแยกเป็น 2 ชั้น (ดูภาพที่ 20) เอาจุดที่ปิดออก
- เปิดก๊อกให้สารละลายที่อยู่ชั้นล่างไหลลงในภาชนะรองรับอย่างช้า ๆ
- ทำซ้ำ โดยเริ่มตั้งแต่ขั้นที่ 3 และใช้ตัวทำละลายในการสกัดใหม่
- นำสารละลายที่สกัดออกมารวมกันจะเป็นสารที่สกัดได้ทั้งหมด
ข้อควรระวัง
- เนื่องจากกรวยแยกแตกง่ายและมีราคาแพง ในขณะแยกสารถ้าตั้งอยู่บนที่ยึคดวงแหวนซึ่งทำด้วยเหล็กโดยไม่มีสิ่งใดกั้น เมื่อปล่อยให้สารละลายชั้นล่างไหลออกมาจะเกิดฟองอากาศปุดขึ้นจากสารละลาย อาจทำให้กรวยแยกกระเทือนและกระทบกับที่ยึดวงแหวนรุนแรงจนอาจแตกได้ เพื่อป้องกันปัญหานี้ระหว่างที่ยึดวงแหวนกับกรวยแยกจึงควรกั้นด้วยยาง (ดูภาพที่ 20)
- ก๊อกกรวยแยกจะต้องปิดให้อยู่ในตำแหน่งเดิม ก่อนที่จะตั้งกรวยแยกให้อยู่ในตำแหน่งปกติ และควรระมัดระวังในการวางกรวยแยกบนที่ยึดวงแหวนด้วย
ภาพที่ 20 การแยกของเหลวที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันโดยใช้กรวยแยก - เมื่อเขย่ากรวยแยกเพื่อให้ตัวทำละลายทั้งสองผสมกัน ความดันภายในกรวยแยกจะเพิ่มขึ้นเนื่องมาจากความดันไอของตัวทำละลายที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันนั่นเอง เช่นถ้าใช้ NaHCO3 เติมลงไปในสารละลายที่เป็นกรด ความดันจะสูงขึ้นมากเนื่องจากเกิดก๊าซ CO2 จำเป็นจะต้องลดความดันโดยขณะเขย่ากรวยแยก มือทั้งสองจะต้องจับกรวยแยกให้มีลักษณะดังภาพที่ 21 คือมือหนึ่งจับที่ก๊อกปิดเปิด อีกมือหนึ่งจับที่จุกปิดเปิดของกรวยแยกค่อย ๆ เปิดก๊อกเพื่อให้ความดันภายในออกไป (อาจทำเช่นนี้หลาย ๆ ครั้ง จนกระทั่งไม่มีความดันภายในกรวยแยก)
- เมื่อแยกชั้นของของเหลวชั้นล่างในกรวยแยกออกมาแล้ว ตรงรอยต่อระหว่างชั้นทั้งสองไม่สามารถจะแยกออกจากันได้อย่างเด็ดขาด ส่วนนี้จึงมีของเหลวทั้ง 2 ชนิดปนกันอยู่ต้องนำมาแยกออกจากกันโดยการกรองเมื่อการสกัดได้สิ้นสุดลงแล้ว
ภาพที่ 21 ลักษณะการถือกรวยแยกขณะเขย่า และการเปิดก๊อกเพื่อลดความดันภายใน
เทคนิคการเลือกตัวทำละลายในการสกัด
การสกัดจำเป็นจะต้องเลือกตัวทำละลายให้เหมาะสมกับสารที่ต้องการจะแยก ซึ่งมีหลักที่ควรพิจารณาในการเลือกตัวทำละลายดังต่อไปนี้
- สารที่มีสมบัติคล้ายคลึงกันย่อมละลายในตัวละลายที่คล้ายคลึงกัน
- ตัวทำละลายอินทรีย์จะละลายตัวละลายอินทรีย์
- น้ำใช้เป็นตัวทำละลายสารประกอบอนินทรีย์รวมทั้งเกลือของกรดและเบสอินทรีย์
- กรดอินทรีย์ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์และสามารถสกัดโดยใช้สารละลายเบส เช่น NaOH, Na2CO3 หรือ NaHCO3 ก็ได้
ตารางที่ 4 ตัวทำละลายอินทรีย์ที่นิยมใช้ในการสกัด
| เบากว่าน้ำ | หนักกว่าน้ำ |
|---|---|
| ไดเอทิลอีเทอร์ เบนซีน ปิโตรเลียมอีเทอร์ เฮกเซน |
คลอโรฟอร์ม เอทิลีนไดคลอโรด์ เมทิลีนคลอไรด์ เททระคลอโรมีเทน |
ตาราง 5 สมบัติของตัวทำละลายบางชนิดที่ใช้ในการสกัดสารละลาย
| ตัวทำละลาย | สมบัติ |
|---|---|
| ไคเอทิลอีเทอร์ เมทิลีนคอลไรด์ ปิโตรเลียมอีเทอร์ เบนซีน เอทิลีนแอซีเตต 2-บิวทานอล เททระคลอโรมีแทน คลอโรฟอร์ม ไดไอโซโพรพิลอีเทอร์ |
เป็นตัวทำละลายที่ดี ดูดน้ำได้ 1.5% สามารถเกิดเป็นเพอร์ออกไซด์ได้ง่าย เกิดเป็นอิมัลชันแต่ทำให้แห้งได้ง่าย เป็นตัวทำละลายที่ดีสำหรับสารโมเลกุลไม่มีขั้ว ทำให้แห้งได้ง่าย เกิดอิมัลชัน เป็นตัวทำละลายที่ดีสำหรับสารที่โมเลกุลมีขั้ว ดูดน้ำได้ดี เป็นตัวทำละลายที่ดีสำหรับสารที่โมเลกุลมีขั้วทำให้แห้งได้ง่าย เป็นตัวทำละลายที่ดีสำหรับสารที่โมเลกุลไม่มีขั้ว ทำให้แห้งได้ง่าย เกิดอีมัลชัน ทำให้แห้งได้ง่าย เกิดเป็นสารพวกเพอร์ออกไซด์ได้ง่าย |