ESTRAZIONE CON SOLVENTE trasferimento selettivo di uno o più componenti di una miscela in una fase separata ESTRAZIONE - solida - liquida - gassosa solvente ESTRAZIONE LIQUIDO/LIQUIDO la miscela è una soluzione, trattata con un solvente immiscibile A B distribuzione (ripartizione) di una sostanza S tra due solventi A e B immiscibili superficie di contatto LEGGE DI HENRY

. LEGGE DI HENRY CB CA gB/VB gA/VA gB gA VB VA K = = = concentrazione di S in B rapporto tra le SOLUBILITA’ di S in A e B CB CA gB/VB gA/VA gB gA VB VA coefficiente di ripartizione (funzione di T) . K = = = concentrazione di S in A Come raggiungere questo obiettivo? Usare grandi volumi di B? Non è vantaggioso. Si fanno più estrazioni successive. gB gA VB VA VB VA VB

Se un volume di soluzione VA che contiene g0 grammi di soluto viene estratto con un volume di solvente VB, capace di estrarre gB grammi di soluto, si ha: K = CB CA gB/VB [(g0 - gB)/VA] K = gB? = gB VB VA (g0 - gB) K = . gB VA (g0VB - gBVB) = gB VB VA (g0 - gB) . gB VA (g0VB - gBVB) Kg0VB - KgBVB - gBVA=0 gB(KVB +VA) = Kg0VB gB = Kg0VB (KVB +VA) g’’B = Kg0VB (KVB +VA) 2 per una seconda estrazione

ESEMPIO: estrazione di 100 g i S in 1L di H2O con 3L di Et2O, con K = 1 gB = Kg0VB (KVB +VA) 1 estrazione da 3 L 3 estrazioni da 1 L gS = 100 . 1 . 3 1 . 3 + 1 = 300 4 = 75 g gS1 = 100 . 1 . 1 1 . 1 + 1 = 100 2 = 50 g gS2 = 100 . 1 . 1 1 . 1 + 1 = 100 4 = 25 g 2 gS3 = 100 . 1 . 1 1 . 1 + 1 = 100 8 = 12.5 g 3 TOT 87.5

solvente bassobollente EFFICIENZA K più alto possibile estrazione solo del soluto SELETTIVITA’ SCELTA DEL SOLVENTE separazione rapida delle fasi (Dd) IMMISCIBILITA’ solvente bassobollente VOLATILITA’

molecola molto alifatica SEPARAZIONE DI DUE SOSTANZE Si sfruttano i diversi coefficienti di ripartizione delle due sostanze nei due liquidi [X]B [X]A KX = [Y]B [Y]A KY = X, Y  sostanze KX = KY / A, B  solventi Generalmente queste estrazioni vengono fatte impiegando un solvente organico e acqua. E’ importante saper stimare indicativamente la solubilità in acqua di una molecola organica pochi gruppi polari = molecola molto alifatica molti gruppi polari = molecola polare SOLUBILITA’ IN ACQUA

completamente solubile SOLUBILITA’ IN ACQUA DI ALCUNI ALCOLI Sostanza Solubilità (g/100g H2O) Metanolo CH3OH completamente solubile 1-Butanolo CH3(CH2)3OH 8 1-Pentanolo CH3(CH2)4OH 2 1-Esanolo CH3(CH2)5OH 1 E’ quindi possibile separare per estrazione il metanolo dall’1-esanolo disciolti in un solvente organico: il metanolo passerà in acqua e l’1-esanolo resterà nel solvente.

ESTRAZIONE IN CONTINUO una tecnica impiegata quando sono necessari grandi volumi di solvente solventi meno densi dell’acqua solventi più densi dell’acqua

ESTRAZIONE DI COMPOSTI ORGANICI ACIDI E BASICI composti acidi o basici sali estrazione con acqua Acido in soluzione organica + impurezze fase acquosa: carbossilato fase organica: scarto estrazione con soluzione basica fase organica: acido purificato fase acquosa: sali inorganici acidificazione estrazione con solvente organico

ESTRAZIONE DI COMPOSTI ORGANICI ACIDI E BASICI R-COOH 4 < pKA < 5 salificabili con HCO3-, CO3=, OH- Ar-OH 9 < pKA < 11 salificabili con OH- R-COOH + Ar-OH in soluzione organica estrazione NaOH R-COO- + Ar-O- in soluzione acquosa Il carbossilato si recupera trattando la soluzione acquosa con una base ed estraendo di nuovo l’acido carbossilico, che passerà nella fase organica. R-COO- in soluzione acquosa Ar-OH in soluzione organica estrazione Na2CO3 R-NH2 salificabili con HCl

recupero del soluto dalla fase acquosa NaOH KOH Na2CO3 K2CO3 5-10% NaHCO3 5% HCl 2 M precipitazione e filtrazione (sostanza solubile nel solvente ma non in H2O) ACIDI: aggiunta di HCl recupero del soluto dalla fase acquosa BASI: aggiunta di NaOH estrazione con solvente: si eliminano i sali inorganici il solvente si può distillare con acqua per asportare le tracce di acido o base lavaggio della fase organica finale con brine o soluzioni di NaCl, CaCl2, (NH4)2SO4 per favorire il passaggio degli ioni in acqua e la separazione delle fasi

FORMAZIONE DI EMULSIONI CON MOLECOLE TENSIOATTIVE Favorire la coalescenza delle goccioline Diluire, aumentando il volume delle fasi Aumentare la forza ionica della fase acquosa con brine (NaCl satura) - diminuisce la tensione superficiale Filtrare via eventuali impurezze solide Scaldare leggermente o far gorgogliare gas

ESSICCAMENTO DELLA FASE ORGANICA si combinano REVERSIBILMENTE con l’acqua ESSICCANTI REAGISCONO chimicamente con l’acqua formazione di una soluzione o di una fase liquida per permanenza di una sostanza all’aria DELIQUESCENZA CaCl2, ZnCl2, KOH trasformazione di un sale idrato in polvere per perdita d’acqua, a seguito di esposizione all’aria EFFLORESCENZA Na2CO3 x 10 H2O  Na2CO3 x 1 H2O capacità di una sostanza di assorbire acqua dall’ambiente IGROSCOPICITA’ CaO, CuO, H2SO4, MeOHass, EtOHass

aH2O assorbita per unità di peso bH2O all’equilibrio con l’essiccante ESSICCAMENTO DELLA FASE ORGANICA Essiccante Capacitàa Velocità Efficienzab Applicabilità CaCl2 alta, 90% lento bassa può reagire con composti contenenti N o O può contenere CaO, basico da usare solo con idrocarburi o derivati alogenati CaSO4 bassa, 7% molto veloce alta uso generale, composto neutro MgSO4 alta, 100% veloce media uso generale, debole ac. di Lewis non usare con composti sensibili agli acidi Setacci molecolari moderata, 20% necessario pre-trattare con altri essiccanti K2CO3 abbastanza alta abbastanza veloce basico, reagisce con gli acidi Na2SO4 alta, 75% uso generale, debole ac. di Lewis, meno efficiente di MgSO4 aH2O assorbita per unità di peso bH2O all’equilibrio con l’essiccante