Extracción ácido-base

Extracción ácido – base.

Objetivo. Emplear la técnica de extracción con disolventes como método alternativo para la separación y purificación de compuestos orgánicos.

Introducción. La extracción es la técnica más empleada para proceder a la separación y purificación de los componentes de una mezcla o para aislar un compuesto orgánico de sus fuentes naturales. Puede definirse como la separación de un componente de una mezcla por medio de un disolvente orgánico (inmiscible con el agua) en contacto con una fase acuosa. Lo que en realidad se realiza en una extracción es la transferencia de una sustancia de una fase a otra, normalmente de una fase acuosa a una orgánica.

En una extracción los diferentes componentes de una mezcla se distribuyen entre las fases orgánica y acuosa de acuerdo con sus solubilidades relativas. Por ejemplo, consideremos una mezcla constituida por un compuesto orgánico parcialmente soluble en agua y diferentes sales inorgánicas solubles en agua, con todos los componentes de la mezcla disueltos en la suficiente cantidad de agua para disponer de una disolución homogénea. Para separar y aislar el compuesto orgánico de esta mezcla se dispone la disolución en un embudo de separación o decantación (figura 1), se añade un disolvente orgánico inmiscible con el agua (por ejemplo, diclorometano o éter dietílico), se tapa el embudo y se procede tal como se indica en el apartado del procedimiento experimental. La cantidad total del compuesto orgánico presente en la disolución acuosa inicial se repartirá entre la fase orgánica y la fase acuosa de acuerdo con las solubilidades de dicho compuesto en el disolvente orgánico y en agua. Ahora bien, como el compuesto orgánico suele ser mucho más soluble en disolventes orgánicos que en agua, la mayor parte del compuesto orgánico habrá quedado disuelto en la fase orgánica y las sales inorgánicas, que no son solubles en disolventes orgánicos, permanecerán en la fase acuosa. Mediante una decantación en el embudo de separación se separan las dos fases, se recoge la fase orgánica y se aísla el compuesto orgánico mediante una destilación del disolvente empleado.

El disolvente ideal para una extracción debería cumplir los siguientes requisitos:

debe disolver fácilmente el (los) compuesto(s) orgánico(s) a extraer.

debe tener un punto de ebullición lo más bajo posible para que se pueda destilar fácilmente.

deber ser totalmente inmiscible con el agua.

no debe reaccionar con los compuestos orgánicos a extraer.

no debe ser inflamable ni tóxico.

debe ser relativamente barato.

Sin embargo, en la realidad no existe ningún disolvente que los cumpla todos.

El coeficiente de distribución o coeficiente de reparto, k, es el parámetro físico-químico que determina la distribución de un soluto entre dos disolventes no miscibles. Se define como la relación entre las concentraciones del soluto en cada uno de los dos disolventes, y es, aproximadamente, igual al coeficiente entre las solubilidades del soluto (S) en cada uno de los dos disolventes (expresadas a la misma concentración).

K=(concentración de S en éter)/(concentración de S en agua)≈(solubilidad de S en éter (g/100 mL))/(solubilidad de S en agua (g/100 mL))

Un aspecto muy importante de la técnica de extracción es que para un mismo volumen de disolvente orgánico es más efectivo realizar varias extracciones con un volumen menor, aunque se mantenga el volumen total del disolvente, que una única extracción con todo el volumen.

La extracción de una sustancia orgánica desde una disolución acuosa se facilita extraordinariamente si se procede a la saturación de la fase acuosa con sales inorgánicas muy solubles tales como el cloruro sódico, ya que se provoca una disminución muy significativa de la solubilidad de los compuestos orgánicos en agua. Este efecto se conoce como exclusión salina y se utiliza habitualmente en el aislamiento de los compuestos orgánicos por extracción.

Por otro lado, cuando se trabaja con algunos disolventes, cueles formarse emulsiones durante el proceso de extracción, (suspensión coloidal de un líquido en otro), como consecuencia en la tabla 2, se indican alternativas para romper emulsiones.

Algunas emulsiones requieren de cierto tiempo para poder romperse en dos fases y no es conveniente que se formen, si una disolución presenta cierta tendencia a formar emulsión es preferible realizar una agitación muy suave.

Hay dos tipos de extracción: Extracción Continua y Extracción Discontinua.

Extracción Discontinua o Extracción Líquido – Líquido: Consiste en la transferencia de una sustancia de una fase a otra, llevándose a cabo entre dos líquidos inmiscibles. Las dos fases líquidas de una extracción son la Fase Acuosa y la Fase Orgánica.

Extracción Continua o Extracción Sólido – Líquido: Consiste en la separación de uno o más componentes de una mezcla sólida mediante un disolvente líquido. Tiene lugar en dos etapas, existe un contacto del disolvente con el sólido que cede el componente soluble (soluto) al disolvente. Este proceso puede llevarse a cabo a temperatura ambiente (precolación) o caliente, en este caso a fin de evitar la pérdida de disolvente, suele realizarse una ebullición a reflujo.

En la segunda parte hay una separación de la disolución del resto del sólido. Una vez que se ha saturado el disolvente, se separa del sólido que queda, normalmente por filtración.

Básicamente las extracciones son de dos tipos:

Extracción con disolventes para separar sustancias solubles presentes en una mezcla.

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