Acid–base extraction
એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણ એ પ્રવાહી-પ્રવાહી નિષ્કર્ષણનો પેટા વર્ગ છે અને તેમાં અન્ય એસિડિક અથવા મૂળભૂત સંયોજનોથી રાસાયણિક પ્રજાતિઓને અલગ કરવાનો સમાવેશ થાય છે. તે સામાન્ય રીતે કાચા સંયોજનોને શુદ્ધ કરવા માટે રાસાયણિક સંશ્લેષણ પછી વર્ક-અપ પગલું દરમિયાન કરવામાં આવે છે અને પરિણામે ઉત્પાદન મોટે ભાગે એસિડિક અથવા મૂળભૂત અશુદ્ધિઓથી મુક્ત હોય છે. એક વિભાજક નાળ સામાન્ય રીતે એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણ કરવા માટે વપરાય છે. એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણ તેના એસિડ અથવા બેઝ સ્વરૂપમાં સંયોજનની દ્રાવ્યતામાં તફાવતનો ઉપયોગ વિભાજનને પ્રેરિત કરવા માટે કરે છે. સામાન્ય રીતે, ઇચ્છિત સંયોજનને તેના ચાર્જ એસિડ અથવા બેઝ સ્વરૂપમાં બદલવામાં આવે છે, જેના કારણે તે જલીય દ્રાવણમાં દ્રાવ્ય બને છે અને આમ બિન-જલીય (કાર્બનિક) સ્તરમાંથી કાઢવામાં આવે છે. એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણ એ ક્રોમેટોગ્રાફી જેવી વધુ જટિલ પદ્ધતિઓનો સરળ વિકલ્પ છે. નોંધ લો કે આ સરળ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને રાસાયણિક રીતે સમાન એસિડ અથવા પાયાને અલગ કરવું શક્ય નથી. પૃષ્ઠભૂમિ સિદ્ધાંત એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણ એ મૂળભૂત સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે કે ક્ષાર એ પાણીમાં ઉચ્ચ દ્રાવ્યતા ધરાવતા આયનીય સંયોજનો છે, જ્યારે તટસ્થ અણુઓમાં સામાન્ય રીતે પાણીમાં દ્રાવ્યતાનો અભાવ હોય છે. કાર્બનિક દ્રાવકમાં ઓગળેલા એસિડિક અને મૂળભૂત સંયોજનોના મિશ્રણનો વિચાર કરો. જલીય એસિડ ઉમેરવાથી એસિડિક ઘટક ચાર્જ વગર રહેશે, જ્યારે મૂળભૂત ઘટકને મીઠું બનાવવા માટે પ્રોટોનેટ કરવામાં આવશે. ચાર્જ વગરનો એસિડ ઘટક કાર્બનિક દ્રાવકમાં ઓગળી જશે, જ્યારે વધુ ચાર્જ કરેલું મૂળભૂત મીઠું જલીય દ્રાવકમાં સ્થળાંતર કરશે. એસિડિક અને મૂળભૂત ઘટકો હવે બે અલગ-અલગ સ્તરોમાં હોવાથી, તેમને સરળતાથી અલગ કરી શકાય છે. વૈકલ્પિક રીતે, જલીય આધાર ઉમેરવાથી એસિડિક ઘટક ડિપ્રોટોનેટ થશે અને મીઠું બનશે, જ્યારે મૂળભૂત ઘટક ચાર્જ વગર રહેશે. આ કિસ્સામાં, ચાર્જ વગરનો આધાર કાર્બનિક સ્તરમાં રહેશે, જ્યારે વધુ ચાર્જ કરેલું એસિડિક મીઠું જલીય સ્તરમાં સ્થળાંતર કરશે. જો કાર્બનિક એસિડ ઘટક પ્રમાણમાં નબળો હોય અને તેનું પી. કે. એ. મૂલ્ય ~ 5 (જેમ કે કાર્બોક્સિલિક એસિડ) હોય, તો વધારાનું એસિડ ઉમેરવાથી દ્રાવણના પી. એચ. ને ઘટાડીને વિભાજનમાં વધુ સુધારો થઈ શકે છે. આ કાર્બનિક એસિડ ઘટકના સ્વ-આયનીકરણને ઘટાડે છે અને જલીય સ્તરમાં પ્રવેશવાની તેની વૃત્તિને મર્યાદિત કરે છે. આ સિદ્ધાંત કાર્બનિક આધારને પણ લાગુ પડે છે જ્યારે તે પ્રમાણમાં નબળો આધાર હોય છે. એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે એસિડને બેઝથી અલગ કરવા માટે થાય છે, તેમ છતાં તેનો ઉપયોગ એકબીજાથી બે એસિડ અથવા બે બેઝને અલગ કરવા માટે થઈ શકે છે. જો કે, એસિડ અને પાયાની શક્તિમાં ઘણો તફાવત હોવો જોઈએ, દા. ત. એક મજબૂત એસિડ અને એક ખૂબ જ નબળું એસિડ. તેથી, બે એસિડમાં પી. કે. એ. (અથવા પી. કે. બી.) નો તફાવત હોવો જોઈએ જે શક્ય તેટલો મોટો હોય. ઉદાહરણ તરીકે, નીચેનાને અલગ કરી શકાય છેઃ કાર્બોક્સિલિક એસિડ (લગભગ 4-5) જેવા મજબૂત એસિડમાંથી ફિનોલ્સ (લગભગ 10) જેવા ખૂબ જ નબળા એસિડ. મજબૂત પાયાથી ખૂબ જ નબળા પાયા (13-14 ની આસપાસ pKb) (3-4 ની આસપાસ pKb). ધાતુની સાંદ્રતા નક્કી કરવા માટે માટીને શુદ્ધ કરવા માટે આનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે. બે એસિડ અથવા બે પાયાને અલગ કરતી વખતે, પી. એચ. સામાન્ય રીતે પી. કે. એ. (અથવા પી. કે. બી.) સ્થિરાંકો વચ્ચેના મૂલ્યમાં સમાયોજિત થાય છે. આ મધ્યવર્તી pH પર વિભાજન થાય છે કારણ કે એક ઘટક સંપૂર્ણપણે આયનીકૃત હોય છે, જ્યારે બીજો સંપૂર્ણપણે તેના તટસ્થ સ્વરૂપમાં હોય છે. મોટેભાગે, એસિડ અથવા પાયાને બહાર કાઢવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા દ્રાવણોનો ઉપયોગ પીએચને નિયંત્રિત કરવા માટે પણ થઈ શકે છે. બે એસિડને અલગ કરતી વખતે, મિશ્રણને પહેલા નબળા આધાર સાથે ધોવામાં આવે છે (દા. ત. સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ) નબળા એસિડને બહાર કાઢવા માટે, પછી મજબૂત આધાર સાથે ધોવાઇ (દા. ત. સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ). સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ) મજબૂત એસિડ કાઢવા માટે. મૂળભૂત ઘટકોને અલગ કરવા માટે, નબળા એસિડ (દા. ત. પાતળું એસિટિક એસિડ) નો ઉપયોગ પહેલા નબળા આધારને બહાર કાઢવા માટે થાય છે, પછી વધુ સાંદ્ર એસિડ (દા. ત. હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ અથવા નાઇટ્રિક એસિડ) નો ઉપયોગ મજબૂત એસિડિક પીએચ મૂલ્યો બનાવવા માટે થાય છે. તકનીક એસિડિક અને/અથવા મૂળભૂત સંયોજન ધરાવતા મિશ્રણ માટે એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણ કરતી વખતે નીચેની પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે અનુસરવામાં આવે છેઃ સંયોજનોનું મિશ્રણ યોગ્ય કાર્બનિક દ્રાવકમાં ઓગળી જાય છે, જેમ કે ડાયક્લોરોમિથેન અથવા ડાયથિલ ઈથર. દ્રાવણને વિભાજક નાળામાં ઉમેરવામાં આવે છે. જો ઇચ્છિત સંયોજન ક્ષારયુક્ત હોય, તો દ્રાવણને જલીય એસિડ (દા. ત.) થી ધોવાઇ જશે. 5 ટકા એચસીએલ); જો તે એસિડિક હોય, તો દ્રાવણને જલીય આધાર (દા. ત. એચસીએલ) થી ધોવામાં આવે છે. 5 ટકા NaOH). પછી અપૂર્ણાંકોને હલાવવામાં આવે છે અને બે તબક્કાઓને અલગ કરવામાં આવે છે. ખાસ કરીને જ્યારે તટસ્થકરણ (જેમ કે સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ) પર કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ગેસ વિકસાવતા જલીય દ્રાવણ હોય ત્યારે દબાણના નિર્માણને ઘટાડવા માટે વિભાજક ફનલને વારંવાર વેન્ટ કરવી આવશ્યક છે. પછી વ્યાજનું વિશ્લેષણ ધરાવતો અપૂર્ણાંક એકત્રિત કરવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, આ જલીય સ્તર હોય છે, કારણ કે એસિડ અથવા ક્ષારના ઉમેરાથી એનાલાઇટ ચાર્જ થાય છે અને જલીય સ્તરમાં અત્યંત દ્રાવ્ય બને છે. જલીય સ્તરની ઓળખ કાર્બનિક દ્રાવકની ઘનતા પર ગંભીર રીતે આધાર રાખે છે. 1 ગ્રામ/એમએલ કરતા વધુ ઘનતા ધરાવતા કાર્બનિક દ્રાવકો (દા. ત. ડાયક્લોરોમિથેન) જલીય સ્તરને ટોચ પર તરવાનું કારણ બને છે, જ્યારે 1 ગ્રામ/એમએલ કરતા ઓછી ઘનતા ધરાવતા દ્રાવકો (દા. ત. ઈથર) જલીય સ્તરને તળિયે ડૂબી જવાનું કારણ બને છે. કાર્બનિક અપૂર્ણાંકને ફરીથી વિભાજક નાળામાં ઉમેરવામાં આવે છે, અને નિષ્કર્ષણની ઉપજને વધારવા માટે 2-4 પગલાંને વધુ બે વાર પુનરાવર્તિત કરવામાં આવે છે. અંતિમ કોગળા પર, ખારા દ્રાવણ કાર્બનિક સ્તરમાંથી કોઈપણ બાકીના જલીય દ્રાવણને બહાર કાઢે છે. જો બાકીના કાર્બનિક સ્તરમાં રસના કોઈ એનાલાઇટ્સ ન હોય, તો તેને કાઢી નાખવામાં આવે છે; અન્યથા, દ્રાવકને યોગ્ય સૂકવણી એજન્ટ (જેમ કે નિર્જલ સોડિયમ સલ્ફેટ) પર સૂકવવામાં આવે છે, ફિલ્ટર કરવામાં આવે છે, પછી શુદ્ધ સંયોજન મેળવવા માટે ઓછા દબાણ હેઠળ બાષ્પીભવન થાય છે. જો જલીય સ્તરમાં રસનો વિશ્લેષક હોય, તો તેને વિરુદ્ધ પીએચ (દા. ત.) સાથે સમાયોજિત કરવામાં આવે છે. મૂળભૂતથી એસિડિક). 1 થી 4 પગલાંઓ આ અપૂર્ણાંક સાથે વિરુદ્ધ pH ના જલીય દ્રાવણનો ઉપયોગ કરીને પુનરાવર્તિત થાય છે (દા. ત. NaOH થી HCl). આ ગોળાકાર પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે કારણ કે તે સામાન્ય રીતે જલીય દ્રાવક કરતાં રોટરી બાષ્પીભવન દ્વારા કાર્બનિક દ્રાવકને દૂર કરવા માટે ખૂબ સરળ હોય છે. રાસાયણિક સંશ્લેષણમાં સામાન્ય ઉપયોગ એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ એસિડિક અને મૂળભૂત પ્રારંભિક સામગ્રી અથવા અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે રાસાયણિક સંશ્લેષણ પછી વર્ક-અપ પ્રક્રિયામાં પ્રથમ પગલા તરીકે થાય છે. એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણ સામાન્ય રીતે વધુ જટિલ શુદ્ધિકરણ તકનીકોનું પુરોગામી છે, જેમ કે પુનઃ સ્ફટિકીકરણ, જો સંશ્લેષિત ઉત્પાદન હજુ પણ સંપૂર્ણપણે શુદ્ધ નથી. કાર્બનિક સંશ્લેષણ ઘણીવાર વર્ક-અપ પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ફિશર એસ્ટરિફિકેશનને ધ્યાનમાં લો-એસ્ટર બનાવવા માટે આલ્કોહોલ સાથે કાર્બોક્સિલિક એસિડનું ઘનીકરણ. પ્રતિક્રિયા પછીના મિશ્રણમાં ઘણીવાર ઇચ્છિત એસ્ટર ઉપરાંત થોડી માત્રામાં બાકી રહેલું એસિડ અને આલ્કોહોલ હોય છે. એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ એસ્ટરમાંથી એસિડિક પ્રારંભિક સામગ્રીને સરળતાથી અલગ કરવા માટે થઈ શકે છે. નબળા આધાર સાથે કાચા ઉત્પાદનના મિશ્રણને ધોઈને (દા. ત. સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ), કાર્બોક્સિલિક એસિડ અને આલ્કોહોલને જલીય સ્તર સાથે ધોવાઇ જશે, કાર્બનિક સ્તરમાં શુદ્ધ એસ્ટર છોડી દેશે. નોંધ લો કે નિષ્કર્ષણ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા આધારની પસંદગી નિર્ણાયક છે, એક મજબૂત આધાર તરીકે (દા. ત. સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ) એસ્ટરને હાઇડ્રોલાઇઝ કરશે. એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણનું બીજું સામાન્ય ઉદાહરણ પેપ્ટાઇડ જોડાણ પછી થાય છે, જ્યાં એમાઇડ ઉત્પાદનને બચેલા કાર્બોક્સિલિક એસિડ અને એમાઇનથી અલગ કરવું આવશ્યક છે. કાર્બનિક સ્તરને નબળા આધાર (સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ) થી ધોઈને કાર્બોક્સિલિક એસિડને દૂર કરી શકાય છે, જ્યારે એમાઇનને નબળા એસિડ (10 ટકા હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ) થી ધોઈને દૂર કરી શકાય છે. આ બે નિષ્કર્ષણ પછી, એમાઇડ કાર્બનિક સ્તરમાં રહેશે અને નોંધપાત્ર રીતે શુદ્ધ કરવામાં આવ્યું છે. સમસ્યાનું નિવારણ એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણ દરમિયાન નીચેની સમસ્યાઓ સામાન્ય રીતે જોવા મળે છે અને સામાન્ય રીતે તેના સરળ ઉકેલો હોય છે. વિભાજક નાળામાં માત્ર એક જ સ્તર જોવા મળે છે. આ પાણી સાથે નોંધપાત્ર ભૂલભરેલી કાર્બનિક દ્રાવકનો ઉપયોગ કરવાને કારણે છે (દા. ત. એસિટોનિટ્રાઇલ). તબક્કાના વિભાજનનું નિરીક્ષણ કરવા અને એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા કાર્બનિક દ્રાવક પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોવા જોઈએ. વિભાજક નાળામાં ત્રણ સ્તરો રચાય છે. ઘણીવાર આ અપૂરતા મિશ્રણનું પરિણામ હોય છે, અને હળવી હલચલ સમસ્યાનું સમાધાન કરશે. કાર્બનિક સ્તર અને જલીય સ્તર વચ્ચેની સીમા જોવા મળતી નથી. સરહદ ઓળખવા માટે બરફનો ઉપયોગ કરી શકાય છે કારણ કે તે બે સ્તરો વચ્ચે તરશે. એક પ્રવાહી મિશ્રણ રચાય છે અને એક સ્તર બીજામાં નાના ટીપાં તરીકે લટકાવવામાં આવે છે. નાના ટીપાંને ધીમેથી એકબીજામાં "દબાણ" કરવા માટે કાચની ઉત્તેજક લાકડીનો ઉપયોગ કરીને આનો ઉકેલ લાવી શકાય છે, પરિણામે આખરે અલગ થઈ જાય છે અને બે સ્તરો દેખાય છે. પ્રવાહી મિશ્રણની થોડી માત્રા ઉમેરવાનો ઉપયોગ પ્રવાહી મિશ્રણને તોડવા માટે પણ થઈ શકે છે; આ પ્રક્રિયાને "સોલ્ટિંગ આઉટ" કહેવામાં આવે છે. પ્રવાહી મિશ્રણને જોરશોરથી કરવાને બદલે હળવેથી ભેળવીને અટકાવી શકાય છે. જલીય/કાર્બનિક સ્તરોની સંબંધિત સ્થિતિ અજ્ઞાત છે. વિભાજક નાળામાં થોડી માત્રામાં પાણી ઉમેરી શકાય છે. આ ટીપાં જે પણ સ્તરમાં જાય છે તેને જલીય સ્તર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. મર્યાદાઓ એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણ તેમના ચાર્જ અને તેમના ચાર્જ ન કરેલા સ્વરૂપ વચ્ચે દ્રાવ્યતામાં મોટા તફાવત સાથે સંયોજનોને અલગ કરવામાં કાર્યક્ષમ છે. તેથી, આ પ્રક્રિયા સમાન અણુમાં એસિડિક અને મૂળભૂત કાર્યાત્મક જૂથો સાથે ઝ્વિટેરિયન માટે કામ કરશે નહીં. દાખલા તરીકે, ગ્લાયસીન મોટાભાગના પીએચ મૂલ્યો પર પાણીમાં દ્રાવ્ય છે અને તેથી કાર્બનિક માધ્યમોમાં તેને કાઢવું મુશ્કેલ છે. લિપોફિલિક સંયોજનો. ટેટ્રાબ્યુટાઇલેમોનિયમ ક્ષાર અથવા ફેટી એસિડ જેવા સંયોજનો તેમના ચાર્જ સ્વરૂપમાં જલીય તબક્કામાં સરળતાથી ઓગળતા નથી. મૂળભૂત એમાઇન્સ. એમોનિયા, મિથાઇલામાઇન અથવા ટ્રાઇએથેનોલામાઇન જેવા એમાઇન્સ મોટાભાગના પી. એચ. પર પાણીમાં અવ્યવસ્થિત અથવા નોંધપાત્ર રીતે દ્રાવ્ય હોય છે અને તેને કાર્બનિક માધ્યમોમાં કાઢી શકાતા નથી. હાઇડ્રોફિલિક અકાર્બનિક એસિડ. એસિટિક એસિડ જેવા એસિડ પાણીમાં અનિશ્ચિત સમય માટે ભળી શકે છે અને કાર્બનિક દ્રાવકોમાં મર્યાદિત દ્રાવ્યતા ધરાવે છે. એસિડ-બેઝ નિષ્કર્ષણના વિકલ્પોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ સિલિકા જેલ અથવા એલ્યુમિના પ્લગ દ્વારા મિશ્રણને ફિલ્ટર કરવું-જો ઉત્પાદન ચાર્જ કરેલું મીઠું હોય, તો તે સિલિકા જેલ અથવા એલ્યુમિનામાં મજબૂત રીતે શોષાય છે. આયન એક્સચેન્જ ક્રોમેટોગ્રાફી એસિડ, બેઝ અથવા મજબૂત અને નબળા એસિડ અને બેઝનું મિશ્રણ અલગ કરી શકે છે, જે વિવિધ pH પર કોલમ માધ્યમ સાથે તેમની વિવિધ આત્મીયતા દ્વારા અલગ પડે છે. તટસ્થ સંયોજનોને તેમના રેશો-ઓફ-ફ્રન્ટ મૂલ્યો અનુસાર અલગ કરવા માટે કોલમ ક્રોમેટોગ્રાફીનો ઉપયોગ કરવો. જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ, જે તેમના ચાર્જ અને કદના આધારે મોટા બાયોમોલેક્યુલ્સને અલગ કરે છે. ક્રોમેટોગ્રાફી એક્સટ્રેક્શન મલ્ટીફેસિક લિક્વિડ સેપરેટિંગ ફનલ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ એસિડ બેઝ એક્સટ્રેક્શન (રસાયણશાસ્ત્ર) પ્રયોગશાળા તકનીકો સંતુલન રસાયણશાસ્ત્ર