Samenvatting scheidingsmethoden
Week 1 Scheidingsmethoden
Scheidingsprincipes
Scheiding op grond van:
1. Een verschil in verdeling van stoffen tussen twee fasen
Extractie (oplosbaarheid), chromatografie, destillatie (verschil in kookpunt)
2. Een verschil in grootte van de deeltjes van de stoffen
Filtreren, zeven, gel-elektroforese
3. Een extreme elektrische of magnetische kracht
Massaspectrofotometrie
Extraheren
Extractie = verschil in oplosbaarheid (in het extractiemiddel).
De moleculen in de waterlaag die liever oplossen in de organische fase, bewegen richting de
organische fase. Alles wat liever in de waterlaag oplost, blijft hier achter.
Hierdoor krijg je scheiding van moleculen tussen de waterlaag & organische fase.
Liquid-liquid extraction (LLE)
Vloeistof-vloeistof extractie
Waardoor mengen de fasen niet bij extractie?
De fasen hebben een andere dichtheid en mengen niet door verschil in polaire en apolaire
atoombindingen.
Waterstof (H2) Waterstofchloride (HCl)
Beide H-atomen trekken even hard Cl-atoom trekt harder aan de elektronen.
aan de elektronen.
Geen dipoolmoment. Dipoolmoment.
= apolair = polair
Lost goed op in organische oplosmiddelen. Lost goed op in water.
Verschil in elektronegativiteit Bindingstype
< 0,4 Apolair
0,5 – 1,9 Polair
> 2,0 Ionisch
, Samenvatting scheidingsmethoden
Intermoleculaire krachten
Waterstofbruggen:
Redelijk sterk (tot 10 kcal/mol).
Vanderwaalskrachten:
Zwak (0,5 – 2,5 kcal/mol); altijd aanwezig; afhankelijk van de molecuulmassa / ketenlengte
en oppervlak / ruimtelijke structuur.
Dipool-dipool interactie
Vloeistof-vloeistof extractie (LLE)
Stap 1 Scheitrechter met oplosmiddel (vloeistof met opgeloste stoffen).
Stap 2 Toevoegen van extractiemiddel.
Moleculen verdelen zich over de twee verschillende fasen, afhankelijk van de plek waar ze
liever willen oplossen.
Stap 3 De vloeistof met de grootste dichtheid zit onderin de trechter & zal in een bekerglas worden
opgevangen. De twee fasen zijn nu gescheiden.
Welke eisen stel je aan de oplosmiddelen?
Niet mengbaar; polariteitsverschil.
Welk oplosmiddel is onder in de scheitrechter?
De vloeistof met de grootste dichtheid.
Hoe verdeelt een stof zich over beide oplosmiddelen?
Er ontstaat een verdelingsevenwicht tussen twee fasen.
[ S ]2 C ( s ) organisch
Verdelingsevenwicht (= Kd) = =
[ S ]1 C ( s ) water
(massa S/ volume)2 (massa S)2 Volume 1
= x
(massa S/ volume)1 (massa S)1 Volume 2
Kow = verdeling stof tussen octanol en water
Log P = Log Kow
C ( s ) organisch C ( s ) organisch∈ethanol
Kd = Kow =
C ( s ) water C ( s ) water
Extractie-rendement
q = fractie/het deel dat is achtergebleven in de waterlaag.
n
v1
n
q=
(
v 1+ k d ⋅ v 2 ) q = fractie (van de stof die achter blijft in het oplosmiddel water)
n = aantal extracties
, Samenvatting scheidingsmethoden
V1 = volume te extraheren oplossing
V2 = volume van extractiemiddel
Week 2 Scheidingsmethoden
De verdelingscoëfficiënt (Kd) Alleen van toepassing als de stof een vorm kan aannemen.
De distributiecoëfficiënt (D) Wordt gebruik in plaats van de K d als de stof verschillende vormen
kan aannemen.
Geprotoneerd Het proton zit op het molecuul (OH)
Ongeladen
Gedeprotoneerd Het proton zit niet op het molecuul (O-)
Negatief geladen
pH = pKa
Wil je iets extraheren uit een organische oplossing, dan moet je molecuul zich grotendeels in de
ongeladen vorm (HA) bevinden.
Bevind een stof zich in de gedeprotoneerde vorm hij kan niet meer worden geëxtraheerd in een
organisch oplosmiddel.
Voor zuur geldt:
2 pH-eenheden onder de pKa Voorbeeld: pKa = 5.
Ga je bij een pH van 5 extraheren, dan zal 50% geprotoneerd
zijn & 50% gedeprotoneerd. De 50% die geladen is (A -), kan
niet worden geëxtraheerd in de organische oplossing.
pH effecten
Voor een (zwakke) base B geldt: B + H2O BH+ + OH-
Kb = ¿ ¿
Voor een (zwak) zuur HA geldt: HA H+ + A-
Ka = ¿ ¿
[S]2 = organische fase Alleen HA aanwezig.
[S]1 = waterfase Zowel HA als A- aanwezig.
Verwerking van Kd en Ka in D geeft:
D = Kd x α HA
α HA = de fractie die in water voorkomt als HA. α HA = ¿ ¿
[H+] = 10-pH
Ka = 10-pKa
Week 1 Scheidingsmethoden
Scheidingsprincipes
Scheiding op grond van:
1. Een verschil in verdeling van stoffen tussen twee fasen
Extractie (oplosbaarheid), chromatografie, destillatie (verschil in kookpunt)
2. Een verschil in grootte van de deeltjes van de stoffen
Filtreren, zeven, gel-elektroforese
3. Een extreme elektrische of magnetische kracht
Massaspectrofotometrie
Extraheren
Extractie = verschil in oplosbaarheid (in het extractiemiddel).
De moleculen in de waterlaag die liever oplossen in de organische fase, bewegen richting de
organische fase. Alles wat liever in de waterlaag oplost, blijft hier achter.
Hierdoor krijg je scheiding van moleculen tussen de waterlaag & organische fase.
Liquid-liquid extraction (LLE)
Vloeistof-vloeistof extractie
Waardoor mengen de fasen niet bij extractie?
De fasen hebben een andere dichtheid en mengen niet door verschil in polaire en apolaire
atoombindingen.
Waterstof (H2) Waterstofchloride (HCl)
Beide H-atomen trekken even hard Cl-atoom trekt harder aan de elektronen.
aan de elektronen.
Geen dipoolmoment. Dipoolmoment.
= apolair = polair
Lost goed op in organische oplosmiddelen. Lost goed op in water.
Verschil in elektronegativiteit Bindingstype
< 0,4 Apolair
0,5 – 1,9 Polair
> 2,0 Ionisch
, Samenvatting scheidingsmethoden
Intermoleculaire krachten
Waterstofbruggen:
Redelijk sterk (tot 10 kcal/mol).
Vanderwaalskrachten:
Zwak (0,5 – 2,5 kcal/mol); altijd aanwezig; afhankelijk van de molecuulmassa / ketenlengte
en oppervlak / ruimtelijke structuur.
Dipool-dipool interactie
Vloeistof-vloeistof extractie (LLE)
Stap 1 Scheitrechter met oplosmiddel (vloeistof met opgeloste stoffen).
Stap 2 Toevoegen van extractiemiddel.
Moleculen verdelen zich over de twee verschillende fasen, afhankelijk van de plek waar ze
liever willen oplossen.
Stap 3 De vloeistof met de grootste dichtheid zit onderin de trechter & zal in een bekerglas worden
opgevangen. De twee fasen zijn nu gescheiden.
Welke eisen stel je aan de oplosmiddelen?
Niet mengbaar; polariteitsverschil.
Welk oplosmiddel is onder in de scheitrechter?
De vloeistof met de grootste dichtheid.
Hoe verdeelt een stof zich over beide oplosmiddelen?
Er ontstaat een verdelingsevenwicht tussen twee fasen.
[ S ]2 C ( s ) organisch
Verdelingsevenwicht (= Kd) = =
[ S ]1 C ( s ) water
(massa S/ volume)2 (massa S)2 Volume 1
= x
(massa S/ volume)1 (massa S)1 Volume 2
Kow = verdeling stof tussen octanol en water
Log P = Log Kow
C ( s ) organisch C ( s ) organisch∈ethanol
Kd = Kow =
C ( s ) water C ( s ) water
Extractie-rendement
q = fractie/het deel dat is achtergebleven in de waterlaag.
n
v1
n
q=
(
v 1+ k d ⋅ v 2 ) q = fractie (van de stof die achter blijft in het oplosmiddel water)
n = aantal extracties
, Samenvatting scheidingsmethoden
V1 = volume te extraheren oplossing
V2 = volume van extractiemiddel
Week 2 Scheidingsmethoden
De verdelingscoëfficiënt (Kd) Alleen van toepassing als de stof een vorm kan aannemen.
De distributiecoëfficiënt (D) Wordt gebruik in plaats van de K d als de stof verschillende vormen
kan aannemen.
Geprotoneerd Het proton zit op het molecuul (OH)
Ongeladen
Gedeprotoneerd Het proton zit niet op het molecuul (O-)
Negatief geladen
pH = pKa
Wil je iets extraheren uit een organische oplossing, dan moet je molecuul zich grotendeels in de
ongeladen vorm (HA) bevinden.
Bevind een stof zich in de gedeprotoneerde vorm hij kan niet meer worden geëxtraheerd in een
organisch oplosmiddel.
Voor zuur geldt:
2 pH-eenheden onder de pKa Voorbeeld: pKa = 5.
Ga je bij een pH van 5 extraheren, dan zal 50% geprotoneerd
zijn & 50% gedeprotoneerd. De 50% die geladen is (A -), kan
niet worden geëxtraheerd in de organische oplossing.
pH effecten
Voor een (zwakke) base B geldt: B + H2O BH+ + OH-
Kb = ¿ ¿
Voor een (zwak) zuur HA geldt: HA H+ + A-
Ka = ¿ ¿
[S]2 = organische fase Alleen HA aanwezig.
[S]1 = waterfase Zowel HA als A- aanwezig.
Verwerking van Kd en Ka in D geeft:
D = Kd x α HA
α HA = de fractie die in water voorkomt als HA. α HA = ¿ ¿
[H+] = 10-pH
Ka = 10-pKa
