定义 利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。
从哪来 该知识点建立在4.1 极性分子与非极性分子以及4.2 常见分子极性判断之上。理解萃取剂的选择(如苯、四氯化碳、水等)必须基于对分子极性的判断,从而应用“相似相溶”原理。
为什么 萃取的核心原理是分配定律与相似相溶原理。
1. 溶解度差异:溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同,导致其在两相中的浓度比是一个常数(分配系数)。通过多次萃取,可以将溶质从原溶剂转移到萃取剂中。
2. 分子间作用力:根据前置知识,极性分子倾向于溶解在极性溶剂中,非极性分子倾向于溶解在非极性溶剂中。例如,碘(非极性分子)在水(强极性)中溶解度小,但在四氯化碳(非极性)中溶解度大。因此,加入四氯化碳后,碘分子为了获得更稳定的分子间作用力环境,会自发地从水相转移到四氯化碳相。
3. 互不相溶:萃取剂与原溶剂必须互不相溶,否则无法形成两层液体,也就无法通过分液漏斗进行物理分离。
类比法:油水分离与“搬家”**
**适合学生类型
形象思维强、抽象逻辑稍弱的学生。
讲解内容:
把水比作“旧房子”,四氯化碳比作“新房子”。碘分子是“住户”。
1. 碘分子在“旧房子”(水)里住得不舒服(溶解度小,分子间作用力不匹配)。
2. 我们请来了“新房子”(四氯化碳),它和“旧房子”互不相通(互不相溶,分层)。
3. 碘分子发现“新房子”更舒服(非极性环境,相似相溶),于是纷纷“搬家”过去。
4. 最后,因为两个房子底楼不同(密度不同),我们可以把两个房间分开(分液),从而把碘分子单独提取出来。
*强调:萃取不是化学反应,只是物理位置的转移。*
微观机理法:分子间作用力与能量最低原理**
**适合学生类型
逻辑推理能力强、喜欢探究本质的学生。
讲解内容:
1.
回顾前置知识:水分子是强极性,氢键网络强;碘分子(I₂)是非极性,主要靠范德华力结合。
2.
能量分析:当I₂在水中时,水分子为了容纳I₂,需要破坏部分氢键网络,且I₂与水分子间作用力弱,体系能量较高(不稳定)。
3.
引入萃取剂:CCl₄是非极性分子,分子间作用力与I₂相似。当CCl₄加入后,I₂进入CCl₄层,I₂与CCl₄分子间作用力匹配,体系能量降低(稳定)。
4.
结论:根据热力学第二定律,体系自发向能量更低、更稳定的状态转变,因此I₂从水相转移到CCl₄相。
*强调:这是物理过程,驱动力是分子间作用力的匹配程度。*
实验操作法:分液漏斗的使用规范**
**适合学生类型
动手能力强、关注实验细节的学生。
讲解内容:
1.
检漏:使用前必须检查分液漏斗活塞和玻璃塞是否漏水(这是实验安全与准确的前提)。
2.
装液:从上口倒入待萃取液,再从上口加入萃取剂。
3.
振荡:右手压住玻璃塞,左手握住活塞,倒转漏斗用力振荡,
关键步骤:放气(防止内部压力过大冲开塞子)。
4.
静置分层:观察界面。注意密度判断:CCl₄密度大于水,在下层;苯密度小于水,在上层。
5.
分液:下层液体从下口放出,
上层液体从上口倒出(防止污染)。
*强调:操作规范是萃取成功的关键,特别是“放气”和“上层倒出”。*