ESTRAZIONE CON SOLVENTE

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Lazzaro Ferrari
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5 ESTRAZIONE CON SOLVENTE TECNICA DI SEPARAZIONE BASATA SUL TRASFERIMENTO SELETTIVO DI UNO O PIÙ COMPONENTI DI UNA MISCELA SOLIDA, LIQUIDA O GASSOSA DA UN SOLVENTE AD UN ALTRO SOLVENTE IMMISCIBILE CON IL PRIMO. La tecnica consiste nel trattare il campione in esame con un solvente, generalmente organico, nel quale la solubilità del composto desiderato è nettamente superiore rispetto a quella degli altri componenti della miscela. Tecnica molto usata in Chimica Analitica, per l analisi di campioni reali dove è necessario separare parzialmente o completamente l analita indagato dai componenti interferenti del campione. Usata anche Chimica Organica per isolare molti prodotti naturali presenti in tessuti animali e vegetali ad alto contenuto di acqua e per recuperare prodotti preziosi, ottenuti per sintesi, da soluzioni, generalmente acquose, contenenti sottoprodotti indesiderati.

6 Legge di ripartizione Consideriamo un sistema chiuso costituito da due liquidi A e B IMMISCIBILI tra loro. Se uno dei due liquidi, per esempio B, è costituito da una soluzione acquosa mentre l altro l è costituito da un solvente organico puro (per esempio etere etilico Et 2 O), si verificherà un graduale passaggio di soluto dalla fase B alla fase A fino al raggiungimento di una situazione di EQUILIBRIO. Et 2 O + soluto fase A (fase estraente) fase B (fase di origine)

7 Il fenomeno si chiama RIPARTIZIONE regolato dalla LEGGE DI NERNST. ed è K = C A C B Legge di NERNST COSTANTE DI RIPARTIZIONE (o coefficiente di ripartizione: dipende dalla temperatura e dalla coppia di solventi A e B)

8 ISOTERME DI RIPARTIZIONE (K=( coefficiente angolare) Per determinare il valore di K è necessario costruire l isoterma l di ripartizione (ad una data T). K > 1 K = 1 tgα = Κ In generale, l estrazione l sarà tanto più facile quanto più K > 1. 1 Per K < 100 una sola estrazione non sarà sufficiente. K < 1

9 CARATTERISTICHE SOLVENTE DI ESTRAZIONE: Deve essere IMMISCIBILE con la fase di origine; Deve essere facilmente ALLONTANABILE (volatile); Deve avere una DENSITÀ diversa dalla fase di origine. Deve permettere un estrazione SELETTIVA: Nel caso in cui le sostanze da separare dalla fase di origine siano più di una, ad esempio due, e si voglia separarle per estrazione, è necessario che i due coefficienti di ripartizione K 1 e K 2 siano molto diversi tra loro. In altri termini il coefficiente di separabilità β deve essere molto diverso da 1. 1 β = K 1 coefficiente di se β = 1 non si può separare la K separabilità miscela mediante estrazione 2 I solventi estraenti più usati sono: a) Etere etilico, etere di petrolio, acetato di etile e benzene (meno densi dell acqua) b) Cloroformio, diclorometano,, tetracloruro di carbonio (più densi dell'acqua).

10 Estrazione singola o estrazioni multiple? K = 1 a estrazione C A C S fase da estrarre (H 2 O) fase estraente (Et 2 O) V A = volume della soluzione da estrarre (acqua) V s = volume del solvente estraente (Et 2 O) m 0 = massa iniziale di soluto da estrarre m 1 = massa di soluto che rimane nella fase nella soluzione acquosa dopo la 1 a estrazione 2 a estrazione

11 n a estrazione massa di soluto rimasto nella fase di origine dopo n estrazioni Al limite n m n 0 Essendo il termine in parentesi minore di 1, la potenza decresce con l aumentare l di n. Perciò, se si vuole rendere m n il più piccolo possibile È PIÙ OPPORTUNO EFFETTUARE ESTRAZIONI MULTIPLE DIVIDENDO IL VOLUME DI SOLVENTE ESTRAENTE IN PIÙ PORZIONI, PIUTTOSTO CHE UTILIZZARLO TUTTO IN UNA SOLA ESTRAZIONE.

12 Esempio numerico: 5 g di un soluto A in 240 ml di H 2 O vengono estratti con 150 ml di etere etilico (K= 0.25). 1 estrazione con 150 ml 3.57 g rimossi (71.4 %) 3 estrazioni con 50 ml 4.19 g rimossi (83.8 %) 5 estrazione con 30 ml 4.34 g rimossi (86.8 %)

13 TIPI DI ESTRAZIONE: CONTINUA E DISCONTINUA L'estrazione di una o più sostanze da una matrice può essere realizzata in due modi diversi a seconda del coefficiente di ripartizione. SE K È ELEVATO,, l'estrazione si effettua con un procedimento discontinuo che consiste nel trattare la soluzione o la sospensione one da estrarre, due o tre volte, con piccole porzioni di solvente estraente in un apparecchio chiamato IMBUTO SEPARATORE, costituito da un pallone di vetro provvisto di tappo a smeriglio nella parte superiore e di rubinetto di erogazione nella parte inferiore. re. SE K È BASSO,, si ricorre di solito a processi continui che consentono di evitare I'uso di grandi quantità di solvente. In questo tipo di estrazione, detta anche PERFORAZIONE (o percolazione), si adopera un apparecchio di vetro che fa in modo che la soluzione venga ripetutamente a contatto con porzioni fresche di solvente.

14 ESTRAZIONE DISCONTINUA (K elevato): IMBUTO SEPARATORE

15 ESTRAZIONE CONTINUA (K basso) Estrazione Liquido - liquido Estrazione Solido liquido (SOXHLET)

19 Neutralizzazione delle fasi estratte: recupero dei composti acidi i o basici. Dopo l estrazione l con soluzioni basiche o acide, l acidificazione a freddo con HCl degli estratti acquosi basici, oppure l alcalinizzazione degli estratti acquosi acidi consentono di riportare i soluti (es. carbossilati, fenati e sali di ammonio) in forma non dissociata (ac ac.. carbossilici, fenoli ed ammine). R C O O - N a + + H C l R C O O H + N a C l carbossilato (acido in forma salina, solubile in fase acquosa) Acido carbossilico (forma neutra insolubile in fase acquosa si separa come fase insolubile in acqua) R N H 3 + C l - + N a O H R N H 2 + N a C l + H 2 O sale di ammonio (base in forma salina solubile in fase acquosa) ammina (forma neutra insolubile in fase acquosa si separa come fase insolubile in acqua) Un altra estrazione, questa volta della fase acquosa, con etere permetter metteràdi recuperare i composti nella forma indissociata.

Problemi sperimentali: Emulsioni Miscela nella quale uno dei due liquidi è disperso nell altro in forma di minutissime goccioline. Principali cause: impurezze viscose o tensioattive.

20 Problemi sperimentali: Emulsioni Miscela nella quale uno dei due liquidi è disperso nell altro in forma di minutissime goccioline. Principali cause: impurezze viscose o tensioattive. Principali soluzioni: 1. filtrazione sotto vuoto 2. Aggiunta di NaCl Essiccanti Dopo l estrazione, il solvente organico, per quanto immiscibile con l acqua, ne trattiene sempre un certa quantità. Per eliminarla si ricorre all uso di un agente essiccante.

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