الاستخلاص

استخلاص

Extraction - Extraction

الاستخلاص

عبد المجيد شيخ حسين

عملية الاستخلاص extraction تقنية كيميائية يتم بموجبها عزل مركّب ما من مزيج صلب أو سائل بمذيب مناسب ينحل به هذا المركّب المراد فصله. يعتمد مبدأ الفصل بالاستخلاص عموماً على علاقة توزع المكوِّنات بين سائلين غير قابلين للامتزاج أو على اختلاف قابلية ذوبان المكونات في مذيب ما.

فعلى سبيل المثال، إذا كان مكوِّن ما محلولاً في الماء، وكان هذا المكوِّن شديد الانحلال في مركّب عضوي مثل الإتر؛ فيكفي مزج المحلول المائي مع كمية قليلة من الإتر وخض المزيج قليلاً في قمع فصل (الشكل1)، فينتقل معظم هذا المكوِّن إلى الإتر، وإذا كرِّرت العملية عدة مرات فينتقل المكوِّن بمجمله تقريباً من المحلول المائي إلى الإتر، وبترك السائلين غير الممتزجين يستقران في قمع الفصل تتكون طبقتان: مائية ذات تركيز منخفض جداً من المكوِّن وعضوية (إتر) تحتوي على أغلب المكوِّن. ويمكن بتبخير الإتر الحصول على المكوِّن منه.

يوجد العديد من المذيبات العضوية المستعملة لاستخلاص المركّبات العضوية مثل الإتر والكلوروفورم والهكسان ؛ إذ إن هذه المذيبات قادرة على إذابة أغلب المركّبات العضوية جيداً، وهي شبه خاملة كيميائياً أي إنها لا تتفاعل مع هذه المركّبات، وهي في الوقت نفسه ضعيفة الامتزاج بالماء، فتتوضع على هيئة طبقة منفصلة فوق طبقة الماء في قمع الفصل (الإتر والهكسان) أو تحت الطبقة المائية (الكلوروفورم).

مبدأ الاستخلاص ومعامل التوزع

يعتمد مبدأ الاستخلاص من محلول ما على معامل توزع distribution coefficient المركّبات بين سائلين غير قابلين للامتزاج، فإذا كان مركّب عضوي منحلاً في مذيب ما، وأضيف لهذا الأخير مذيب آخر لا يمتزج معه وشديد الإذابة للمركّب العضوي المنحل في الأول؛ فإن قسماً من المركّب سينتقل إلى المذيب الجديد. ويتوزع المركّب المنحل بين المذيبين بنسبة تتوافق تماماً مع انحلالية هذا المركّب في كلا المذيبين. وتعتمد نسبة الانحلال على:

- درجة انحلالية المركّب المنحل بكلا السائلين.

- حجم السائلين المذيبَيْن المستخدمين.

بالتالي يتوزع المركب المنحل بين المذيبين - عند درجة حرارة معيّنة - بنسبة تركيزه بكل منهما، وتكون علاقة توزع المكوِّن بين المذيبين على النحو الآتي (المعادلة 1):

حيث XA، YA، تركيز المركّب المنحل A في المذيبين الأول والثاني، و DA معامل توزعه فيهما.

يميَّز عادة بين نوعين للاستخلاص، وهما الاستخلاص سائل - سائل والاستخلاص سائل - صلب.

الاستخلاص سائل – سائل

يتم بهذا النوع من الاستخلاص انتزاع سائل من مزيج سوائل أو مركّب منحل بسائل ما بوساطة مذيب لا يمتزج بالسائل الأصلي.

يستخدم قمع الفصل (الشكل1) في المخبر لإجراء الاستخلاص العادي سائل-سائل؛ إذ يوضع فيه المحلول المحتوي على المركّب المراد استخلاصه مع المذيب المستخلِص. ويحتاج انتقال المركّبات المنحلة في الطور المائي إلى الطور العضوي إلى زمن يراوح بين دقيقة ودقيقتين، لذا يفضل إجراء الاستخلاص على النحو الآتي:

بعد انفصال السائلين تماماً، تفصل الطبقة السفلية بصنبور قمع الفصل، ثم تؤخذ الطبقة العليا من الطرف الآخر للقمع منعاً للتلوث. تجمَع الطبقة العضوية المفصولة بعد كل استخلاص، وتجفَّف على نحو مناسب. لفصل المركّب المستخلَص نقياً - وفي التجارب البسيطة - يمكن تبخير المذيب العضوي مباشرة على حمام مائي.

استخلاص صلب – سائل

يتم بهذا النوع استخلاص مركّب ما من مادة صلبة بمذيب شديد الألفة لهذا المركّب. يستخدم جهاز سوكسليه Soxhlet extractor (الشكل2) لاستخلاص مركب من مادة صلبة بمذيب ساخن، ويستعمل عادة هذا الجهاز لاستخلاص المركبات العضوية من الأنسجة النباتية أو الحيوانية.

الشكل (1) قمع فصل        الشكل (2) جهاز سوكسليه

يتألف جهاز سوكسليه من ثلاثة أجزاء متصلة بعضها ببعض بإحكام لمنع تسرب المذيب، وهي:

1- دورق الاستخلاص: شكله كروي عادة.

2 - قسم وسطي، وهو الجزء الرئيسي للجهاز، ويتألف من أنبوب طويل، مغلق قرب نهايته السفلية بصفيحة توضع فوقها أنبوبة من ورق ترشيح خاص (على شكل قبعة) تحوي مسحوقاً ناعماً للمادة المراد استخلاصها؛ وهي تسمح للمذيب بالدخول ضمنها، وتمنع المادة الصلبة من الخروج منها.

3 -القسم الثالث: هو مبرد شاقولي عكوس.

استخدام جهاز استخلاص سوكسليه

يوضع مسحوق المزيج المطلوب استخلاصه بعد وزنه في كشتبان الاستخلاص، وهذا بدوره يوضع في قعر الأنبوب الأوسط.

يوضع في الدورق ثلث حجمه تقريباً من المذيب مع منظمات غليان، ويركّب الجهاز مع التأكد من جريان الماء في المبرد، ثم يبدأ التسخين. يتبخر المذيب وتصعد أبخرته عبر الأنبوب، وتتكاثف في المبرد لتسقط على مسحوق المزيج الصلب. ينحل بفعل ذلك من المسحوق ما هو قابل للانحلال في المذيب، وعندما يبلغ المحلول مستوى أعلى من المستوى العلوي للأنبوب الدقيق؛ يسقط إلى الدورق.

يتبخر المذيب من جديد، ويتكثف في المبرد، ومن ثم يعمل على استخلاص ما يمكنه من المسحوق، ويسقط المذيب في الدورق كلما بلغ المستوى المنوه به، وهكذا تتراكم المادة المستخلصة في مذيب الدورق مع استمرار العملية.

تستلزم عملية استخلاص جديدة نحو 6 - 8 ساعات، وغالباً ما يكون للمحلول الناتج عند انحلال المركّبات في المذيب لون مختلف عن لون المذيب؛ ما يسمح بمراقبة عملية الاستخلاص.

ويعدّ تحضير القهوة والشاي عند درجة حرارة معيّنة من أبسط عمليات استخلاص سائل - صلب؛ إذ إن زيادة درجة الحرارة ستؤدي إلى استخلاص زائد لمواد غير مرغوبة.

ولعمليات الاستخلاص تطبيقات مهمة في مجال الصناعة؛ إذ تستخدم أجهزة خاصة لذلك، ومنها ما يتم فيها الاستخلاص المستمر حيث تستخدم هذه الطريقة لمعالجة البذور والحبوب النباتية بالمذيبات العضوية لاستخلاص الزيوت النباتية مثل بذور القطن، وبذور فول الصويا، وبذور الفول السوداني، ونخالة الرز، وبذور الخروع. ويتطلب معظم عمليات الاستخلاص النباتي تشكيل البذور على شكل رقائق أو كرات.

وتستخدم طريقة الاستخلاص المتقطع والتي تعتمد على مبدأ تماس المذيب الساخن مع المادة الصلبة مع التقليب، وتستخدم أجهزة هذه الطريقة في حالة كميات قليلة.

وتستخدم عمليات الاستخلاص في مجال الصناعة النفطية؛ إذ تفيد في استخلاص الغازات الحمضية والمكثفات العطرية وزيوت التزليق .

وللاستخلاص تطبيقات واسعة في مجال الصناعة الغذائية؛ وذلك في تنقية الزيوت النباتية وتكريرها، وللحصول على الزيوت المتبقية في مخلفات عصر الزيتون، ولاستخلاص الحموض الدسمة والفيتامينات ومختلف أنواع العطور الطبيعية، وله أيضاً تطبيقات مهمة في المجال الطبي والصيدلاني كما تعالج المياه بالاستخلاص بالمذيبات لإزالة بعض المركّبات العالية التركيز أو تخفيض تركيزها لتهيئتها للمعالجة البيولوجية لاستخلاص الفينول من المياه الملوثة.

أما استخلاص صلب- صلب فقلما يستعمل، وليس له تطبيقات كثيرة.

التصنيف : الكيمياء الفيزيائية

النوع : الكيمياء الفيزيائية

المجلد: المجلد الثاني

رقم الصفحة ضمن المجلد : 0

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية