酸碱萃取

酸碱萃取是液-液萃取的一个子类，涉及将化学物质与其他酸性或碱性化合物分离。 它通常在化学合成后的后处理步骤中进行，以纯化粗化合物，并使产品基本上不含酸性或碱性杂质。 分液漏斗通常用于进行酸碱萃取。

酸碱萃取利用化合物在其酸或碱形式下的溶解度差异来诱导分离。 通常，所需的化合物会变成其带电荷的酸或碱形式，使其可溶于水溶液，从而从非水（有机）层中萃取出来。 酸碱萃取是色谱法等更复杂方法的简单替代方法。 请注意，使用这种简单的方法不可能分离化学性质相似的酸或碱。

酸碱萃取的基本原理是盐是在水中具有高溶解度的离子化合物，而中性分子通常在水中不溶解。

考虑溶解在有机溶剂中的酸性和碱性化合物的混合物。 添加酸水溶液会导致酸性成分保持不带电，而碱性成分会质子化形成盐。 不带电的酸组分将保持溶解在有机溶剂中，而带高电荷的碱性盐将迁移到水性溶剂中。 由于酸性和碱性成分现在位于两个不同的层中，因此很容易将它们分开。

或者，添加碱水溶液会导致酸性成分去质子化并形成盐，而碱性成分将保持不带电荷。 在这种情况下，不带电荷的碱基将留在有机层中，而带高电荷的酸性盐将迁移到水层中。

如果有机酸成分相对较弱且 pKa 值约为 5（例如羧酸），则添加额外的酸可以通过降低溶液的 pH 值来进一步改善分离。 这xxx限度地减少了有机酸组分的自电离并限制了它进入水层的趋势。 当有机碱是相对弱的碱时，该原理也适用于有机碱。

尽管酸碱萃取最常用于分离酸与碱，但它们也可用于分离两种酸或两种碱。 但是，酸和碱的强度必须有很大差异，例如 一种强酸和一种非常弱的酸。 因此，这两种酸必须具有尽可能大的 pKa（或 pKb）差异。 例如，可以分离以下内容：

• 非常弱的酸，如酚类（pKa 大约 10）来自强酸，如羧酸（pKa 大约 4-5）。
• 来自强碱基（pKb 约 3-4）的非常弱的碱基（pKb 约 13-14）。 这经常用于净化土壤以确定痕量金属浓度。

分离两种酸或两种碱时，通常将 pH 值调整到大致介于 pKa（或 pKb）常数之间的值。 分离发生在这个中间 pH 值下，因为一种成分完全电离，而另一种完全处于中性形式。 通常，用于提取酸或碱的溶液也可用于控制 pH 值。 分离两种酸时，首先用弱碱（如碳酸氢钠）洗涤混合物以萃取弱酸，然后用强碱（如氢氧化钠）洗涤以萃取强酸。 为了分离碱性组分，首先使用弱酸（例如稀乙酸）提取较弱的碱，然后使用更浓的酸（例如盐酸或硝酸）产生强酸性 pH 值。

在对含有酸性和/或碱性化合物的混合物进行酸碱萃取时，通常遵循以下程序：

• 将化合物的混合物溶解在合适的有机溶剂中，例如二氯甲烷或二乙醚。
• 将溶液加入分液漏斗中。 如果所需化合物是碱性的，则溶液将用酸水溶液（例如 5% HCl）洗涤； 如果它是酸性的，则用碱水溶液（例如 5% NaOH）洗涤溶液。

• 然后摇动馏分并分离两相。 分液漏斗必须经常排气以减轻压力积聚，尤其是当含有在中和时会释放出二氧化碳气体的水溶液（例如碳酸氢钠）时。
• 然后收集含有目标分析物的部分。 通常，这是水层，因为添加酸或碱会导致分析物带电并高度溶解在水层中。 水层的特性主要取决于有机溶剂的密度。 密度大于 1.00 g/mL 的有机溶剂（如二氯甲烷）会使水层浮到顶部，而密度小于 1 的溶剂