Rodzaj ekstrakcji: ekstrakcja w układzie ciało stałe–ciecz.

Opis doświadczenia: rozdrobnioną skórkę z cytryny umieszczono w gilzie aparatu Soxhleta (o pojemności $100 {\text{cm}}^3$), górny otwór zatkano watą. Następnie, do kolby okrągłodennej (o pojemności $200 {\text{cm}}^3$) wlano o pojemności $100 {\text{cm}}^3$ chloroformu. Ekstrakcję, poprzez ogrzewanie roztworu w kolbie okrągłodennej, prowadzono przez około $\mathrm{1,5} \text{h}$. Po ostudzeniu, otrzymany roztwór zatężono na wyparce, pozyskując w ten sposób limonen.

$C_1$ – oznacza stężenie związku w pierwszej fazie (w tym przypadku eterowej, ponieważ eter ma mniejszą gęstość od wody);

$C_2$ – oznacza stężenie związku w drugiej fazie (w tym przypadku wodnej).

Stężenie wyrażamy w $\frac{\mathrm{mol}}{{\mathrm{dm}}^3}$.

Zatem stężenie w fazie eterowej wynosi:

Początkowo w fazie wodnej było $\mathrm{0,40}$ mola propan–$2$–olu, a w wyniku ekstrakcji do fazy eterowej przeszło $\mathrm{0,2}$ mola, zatem zostało w fazie wodnej $\mathrm{0,2}$ mola:

Gęstość chlorku metylenu jest większa niż wody, zatem:

• $V_{\text{w}}=V_{\text{org}}=V=50 {\text{cm}}^3$

• $K=\frac{C_{\text{woda}}}{C_{\text{org}}}=\frac{n_{\text{woda}}·\cancel{V}}{n_{\text{org}}·\cancel{V}}=\frac{n_{\text{woda}}}{n_{\text{org}}}=3$

• $n_{\text{woda}}=C_{\text{woda}}\cdot V=\mathrm{0,5} \frac{\text{mol}}{{\text{dm}}^3}\cdot \mathrm{0,05} {\text{dm}}^3=\mathrm{0,025} \mathrm{mol}$

Na początku $n_{\text{org}}=0$, więc:

Otrzymujemy układ równań i z równania pierwszego otrzymujemy:

co podstawiamy do równania drugiego:

Zatem po pierwszej ekstrakcji do fazy organicznej przeszło $\mathrm{0,00625}$ mola substancji. Interesuje nas wyekstrahowanie $90\%$ substancji, a więc w fazie wodnej może pozostać $10\%$, zatem:

Po pierwszej ekstrakcji w fazie wodnej pozostało $\mathrm{0,025} \text{mol}-\mathrm{0,00625} \text{mol}=\mathrm{0,01875} \text{mol}$, a może pozostać $\mathrm{0,025} \text{mol}$, zatem konieczna jest kolejna ekstrakcja:

• $K=\frac{C_{\text{woda}}}{C_{\text{org}}}=\frac{n_{\text{woda}}·\cancel{V}}{n_{\text{org}}·\cancel{V}}=\frac{n_{\text{woda}}}{n_{\text{org}}}=3$

• $n_{\text{woda}}+n_{\text{org}}=\mathrm{0,01875} \text{mol}$

Co oznacza, że $\mathrm{0,01875} \text{mol}-\mathrm{0,00469} \text{mol}=\mathrm{0,01406} \text{mol}$ pozostało w fazie wodnej, czyli należy dodać kolejnej porcji rozpuszczalnika organicznego celem ekstrakcji.

• $K=\frac{C_{\text{woda}}}{C_{\text{org}}}=\frac{n_{\text{woda}}·\cancel{V}}{n_{\text{org}}·\cancel{V}}=\frac{n_{\text{woda}}}{n_{\text{org}}}=3$

• $n_{\text{woda}}+n_{\text{org}}=\mathrm{0,01406} \text{mol}$

Co oznacza, że $\mathrm{0,01406} \text{mol}-\mathrm{0,00352} \text{mol}=\mathrm{0,01054} \text{mol}$ pozostało w fazie wodnej, czyli należy dodać kolejnej porcji rozpuszczalnika organicznego celem ekstrakcji.

• $K=\frac{C_{\text{woda}}}{C_{\text{org}}}=\frac{n_{\text{woda}}\mathit{·}\cancel{V}}{n_{\text{org}}\mathit{·}\cancel{V}}=\frac{n_{\text{woda}}}{n_{\text{org}}}=3$

• $n_{\text{woda}}+n_{\text{org}}=\mathrm{0,01054} \text{mol}$

Co oznacza, że $\mathrm{0,01054} \text{mol}-\mathrm{0,00264} \text{mol}=\mathrm{0,0079} \text{mol}$ pozostało w fazie wodnej, czyli należy dodać kolejnej porcji rozpuszczalnika organicznego celem ekstrakcji.

• $K=\frac{C_{\text{woda}}}{C_{\text{org}}}=\frac{n_{\text{woda}}\mathit{·}\cancel{V}}{n_{\text{org}}\mathit{·}\cancel{V}}=\frac{n_{\text{woda}}}{n_{\text{org}}}=3$

• $n_{\text{woda}}+n_{\text{org}}=\mathrm{0,0079} \text{mol}$

Co oznacza, że $\mathrm{0,0079} \text{mol}-\mathrm{0,00198} \text{mol}=\mathrm{0,00592} \text{mol}$ pozostało w fazie wodnej, czyli należy dodać kolejnej porcji rozpuszczalnika organicznego celem ekstrakcji.

• $K=\frac{C_{\text{woda}}}{C_{\text{org}}}=\frac{n_{\text{woda}}\mathit{·}\cancel{V}}{n_{\text{org}}\mathit{·}\cancel{V}}=\frac{n_{\text{woda}}}{n_{\text{org}}}=3$

• $n_{\text{woda}}+n_{\text{org}}=\mathrm{0,00592} \text{mol}$

Co oznacza, że $\mathrm{0,00592} \text{mol}-\mathrm{0,00148} \text{mol}=\mathrm{0,00444} \text{mol}$ pozostało w fazie wodnej, czyli należy dodać kolejnej porcji rozpuszczalnika organicznego celem ekstrakcji.

• $K=\frac{C_{\text{woda}}}{C_{\text{org}}}=\frac{n_{\text{woda}}·\cancel{V}}{n_{\text{org}}·\cancel{V}}=\frac{n_{\text{woda}}}{n_{\text{org}}}=3$

• $n_{\text{woda}}+n_{\text{org}}=\mathrm{0,00444} \text{mol}$

Co oznacza, że $\mathrm{0,00444} \text{mol}-\mathrm{0,00111} \text{mol}=\mathrm{0,00333} \text{mol}$ pozostało w fazie wodnej, czyli należy dodać kolejnej porcji rozpuszczalnika organicznego celem ekstrakcji.

• $K=\frac{C_{\text{woda}}}{C_{\text{org}}}=\frac{n_{\text{woda}}·\cancel{V}}{n_{\text{org}}·\cancel{V}}=\frac{n_{\text{woda}}}{n_{\text{org}}}=3$

• $n_{\text{woda}}+n_{\text{org}}=\mathrm{0,00333} \text{mol}$

Co oznacza, że $\mathrm{0,00333} \text{mol}-\mathrm{0,00083} \text{mol}=\mathrm{0,0025} \text{mol}$ pozostało w fazie wodnej, czyli należy wymywać związek ośmioma porcjami rozpuszczalnika.

Ilość, jaką wyekstrahowano: $\mathrm{0,3}-\mathrm{0,0047}=\mathrm{0,2953}$

I stanowi to: