Extraccion Simple Y Multipke

PRÁCTICA # 7

“EXTRACCIÓN SIMPLE, MÚLTIPLE Y SELECTIVA”

OBJETIVOS:

• Conocer la técnica de extracción como método de separación y purificación de sustancias integrantes de una mezcla.

• Elegir los disolventes adecuados para un proceso de extracción.

• Realizar diferentes tipos de extracción: simple, múltiple y selectiva; aplicándolos a problemas específicos.

INTRODUCCIÓN:

La extracción, que se puede definir como la transferencia de una sustancia X desde una "fase líquida A" a otra "fase líquida B", inmiscible con la anterior. El reparto de X entre las fases A y B viene dado por la ecuación de Nernst:

CB(X) / CA(X) = KT

donde CB(X) y CA(X) son las concentraciones de X en B y A respectivamente y KT el coeficiente de reparto, que depende de la temperatura.

Coeficiente de distribución:

Cuando una disolución (soluto A en disolvente 1) se mezcla y agita con un segundo disolvente (disolvente 2) siendo ambos disolvente no miscibles el soluto se distribuye entre las dos fases líquidas. La relación de las concentraciones de soluto en cada fase es una constante denominada coeficiente de distribución (o coeficiente de partición) K definido por K = C2 / C1

donde C2 y C1 son las concentraciones, en gramos por litro, del soluto A en los disolventes 2 y 1 respectivamente.

El coeficiente de reparto o distribución de un soluto, ante su líquido de disolución y su líquido extrayente es constante y depende de la naturaleza de dicho soluto, así como de la naturaleza de ambos disolventes y de la temperatura de trabajo.

Extracción:

La transferencia de un soluto de un disolvente a otro es lo que se denomina extracción.

De acuerdo con la expresión de coeficiente de distribución anteriormente comentada es evidente que no todo el soluto se transferirá al disolvente 2 en una única extracción (salvo que el valor de K sea muy grande). Normalmente son necesarias varias extracciones para eliminar todo el soluto del disolvente 1.

Para extraer un soluto de una disolución siempre es mejor usar varias pequeñas porciones del segundo disolvente que usar una única extracción con una gran cantidad.

La extracción puede ser un método tanto de separación como de purificación.

Muy frecuentemente use utiliza la extracción de una mezcla orgánica con un ácido diluido, normalmente HCl al 5 o 10% (también sulfúrico diluido). En tales extracciones se consiguen eliminar impurezas básicas, especialmente aminas orgánicas. Las aminas se convertirán en sus sales catiónicas que serán soluble en agua y serán así extraídas del material orgánico.

RNH2 + HCl ---------> RNH3 +Cl- (sal soluble en agua)

De igual manera se puede extraer una mezcla orgánica con una base diluida (bicarbonato al 5% o hidróxido de sodio diluido). En este caso las impurezas ácidas son convertidas en sales aniónicas solubles en agua.

RCOOH + NaOH ---------> RCOO- Na+ (sal soluble en agua)

Mezclas de compuestos ácidos, básicos y neutros se pueden separar fácilmente haciendo uso de la técnica de la extracción.

Los disolventes orgánicos utilizados en extracción deben tener baja solubilidad en agua, alta capacidad de solvatación hacia la sustancia que se va a extraer y bajo punto de ebullición para facilitar su eliminación posterior.

En un laboratorio de Química Orgánica, esta operación se suele realizar entre una disolución acuosa (fase acuosa) y otro disolvente inmiscible con el agua (fase orgánica) con la ayuda de un embudo de decantación. La posición relativa de ambas fases (arriba o abajo) depende de la relación de densidades. Los disolventes clorados como: Cloroformo, Cloruro de metileno, Tetracloruro de carbono quedan siempre en la capa inferior. Disolventes como: Éter etílico, Acetato de etilo, Tolueno, Benceno, Hexano quedan siempre en la capa superior. Es evidente que disolventes miscibles con el agua no son útiles para este proceso tales como: Acetona, Metanol y etanol.

Con relativa frecuencia aparecen en el proceso de extracción emulsiones o interfases que impiden una correcta separación en el embudo de decantación de las capas acuosa y orgánica, especialmente, cuando se trata de extracciones con cloruro de metileno. La forma de solventar este problema se conveniente añadir unos mililitros de salmuera y agitar de nuevo. En la mayor parte de los casos se produce la separación de las fases

La extracción selectiva se emplea para separar mezclas de compuestos orgánicos, en función de la acidez, de la basicidad o de la neutralidad de éstos.

Los compuestos iónicos son más solubles en agua que los compuestos covalentes y éstos, son más solubles en disolventes orgánicos que aquéllos.

Extracción simple: Consiste en separar substancias según la técnica de extracción. Esta técnica se basa en la diferente solubilidad de un compuesto en un determinado líquido: si inicialmente tenemos una sal disuelta en un disolvente orgánico y le añadimos un disolvente acuoso (una base, un ácido, agua), la sal “se irá” del disolvente orgánico y se disolverá en la fase acuosa.

Consideremos dos disolventes no miscibles (o parcialmente miscibles, en cuyo caso se tendrán dos fases líquidas en equilibrio por agitación). Agitemos esta mezcla en presencia de una sustancia (el soluto) susceptible de “repartirse” entre ambos líquidos. Dejemos reposar el sistema; dos fases líquidas se separan de nuevo y tenemos otro equilibrio en el que las concentraciones del soluto en sus dos fases son independientes de los volúmenes de estas.

El coeficiente de repartición K del soluto entre el disolvente superior e inferior es la relación de las masas del soluto disuelto en la unidad de volumen de las fases superior e inferior.

Sean m la masa del soluto, U y V los volúmenes de las fases superior e inferior, p y q las masas del soluto (p + q = m) en los dos disolventes, k = p /q su relación. La expresión de la definición de coeficiente de repartición permite el cálculo de p, q y k en función de K, U V y m. Se encuentra fácilmente:

Se realiza la extracción simple y se continúan los fraccionamientos, hasta un número suficiente de operaciones que nos permitirá una separación, en realidad completa.

Extracción múltiple: La extracción a contracorriente realiza la separación de una manera sistemática que se efectúa en una serie de n-tubos de extracción en los cuáles la fase inferior permanece estacionaria, mientras que la superior es móvil en el curso de n – 1 transferencias.

Al

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