Solventes

Extracción con solvente

En química se conoce como extracción la transferencia de un soluto de un disolvente a otro. El soluto en cuestión se puede extraer debido a que es mas soluble en el segundo solvente que en el primero y para que la operación se pueda llevar a cabo ambos solventes deben ser inmisibles y formar dos capas separadas cuando se juntan.

Muchos productos naturales orgánicos aparecen en los tejidos de plantas y animales en presencia de altos contenidos de agua, usando un adecuado solvente que no se mezcle con el agua, pero que si disuelva estos productos puede permitir aislarlos de los tejidos separándolos del agua.

Uno de los disolventes comúnmente usados es el éter, pero también se usan en la práctica otros, como líquidos derivados del petróleo o el cloruro de metileno.

Lo más usual es que para la extración se use una pieza de cristalería llamada embudo separador (figura 1), en el embudo se echa la solución que contiene la mezcla de las moléculas a separar (representadas como bolitas rojas y azules) y luego se agrega una cantidad del segundo disolvente que no se mezcle con el primero, se tapa, se sacude la mezcla y posteriormente se dejan en reposo para permitir que ambas fases se separen.

En el ejemplo representado en la figura 1, el segundo solvente es mas ligero que el primero y yace en la parte superior del embudo.

La solubilidad de las moléculas en los dos solventes es diferente, de modo que las moléculas rojas son mas solubles en el segundo solvente, mientras que las moléculas azules lo son en el primero. Esto hace que la mayoría de las moléculas rojas terminen en la fase superior aunque algunas pocas moléculas azules vayan a parar ahí también. Del mismo modo quedan también algunas moléculas rojas en la fases inferior.

La fase inferior se puede drenar del embudo abriendo la llave de paso con cuidado y dejándola pasar al beaker, de esta forma tendremos la mayor parte de las moléculas rojas, pero note que la separación total no se logra en una sola extracción y esto es bastante común en la práctica.

Coeficiente de ditribución.

Cuando una solución que contiene un soluto A en un solvente 1 se mezcla y sacude con un solvente 2, el soluto se disuelve en ambas capas y alcanza un equilibrio tal, que la razón entre las concentraciones del soluto en cada capa es constante y conocida como coeficiente de ditribución (K); el que solo depende de la naturaleza de los solventes utilizados para cada caso en particular.

K = C2 / C1

Donde C1 y C2 son las concentraciones del soluto A en los solventes 1 y 2 respectivamente. Esta relación constante entre concentraciones siempre se produce con independencia de la cantidad de los dos solventes mezclados.

En la práctica, no todo el soluto se transfiere al solvente 2 cuando se hace un solo proceso de extracción, a menos que K sea muy grande, y usualmente se requieren varias etapas de extracción para sacar todo el soluto de una disolución; ilustremos esto con cálculos.

Supongamos que tenemos un proceso de extracción que sucede con una constante de distribucion K = 10, es decir, cuando se alcanza el equilibrio la concentración en el solvente 2 es 10 veces mayor que en el solvente 1; y que el sistema original esta constituido por 4 g de cierta sustancia disuelta en 100 mL de agua (solvente 1). Supongamos además que la extracción se hará con 150 mL de éter (solvente 2).

¿Qué será mas conveniente, hacer una sola extracción con los 150 mL de éter, o hacer tres extracciones con 50 mL cada una? Veamos:

Si llamamos x a la cantidad de soluto presente en la fase acuosa y sustituímos en la expresión del coeficiente de distribución tenemos para el primer caso (usando los 150

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