EXTRACCIONFUNDAMENTO DE LA TECNICAEn qu consiste?En un laboratorio qumico, es frecuente utilizar mezclas complejas de diferentes compuestos. Casi siempre que se lleva a cabo una reaccin de preparacin de un compuesto determinado, es necesario separar este producto de la mezcla de reaccin donde puede haber subproductos formados en la reaccin, sales u otras impurezas. As, en el laboratorio qumico la separacin y la purificacin del producto deseado son tan importantes como la optimizacin de su sntesis, con lo cual, adems de mejorar las condiciones de reaccin buscando un elevado rendimiento de formacin del producto deseado, se tienen que plantear procesos eficientes de separacin que permitan una recuperacin mxima del producto a partir de la mezcla de reaccin.En este contexto, la extraccin con disolventes de un compuesto a partir de una mezcla slida o lquida, aprovechando las diferencias de solubilidad de los componentes de la mezcla en un disolvente adecuado, constituye una de las tcnicas de separacin de compuestos ms utilizada en el laboratorio qumico.Fundamento terico:La separacin de un compuesto por extraccin se basa en la transferencia selectiva del compuesto desde una mezcla slida o lquida con otros compuestos hacia una fase lquida (normalmente un disolvente orgnico). El xito de la tcnica depende bsicamente de la diferencia de solubilidad en el disolvente de extraccin entre el compuesto deseado y los otros compuestos presentes en la mezcla inicial.Objetivo:El principal objetivo de la extraccin es separar selectivamente el producto de una reaccin, o bien eliminar las impurezas que lo acompaan en la mezcla de reaccin, gracias a sus diferencias de solubilidad en el disolvente de extraccin elegido.TIPO DE EXTRACCIONESExtraccin lquido-lquido simpleLa extraccin lquido-lquido es un mtodo muy til para separar componentes de una mezcla. El xito de este mtodo depende de la diferencia de solubilidad del compuesto a extraer en dos disolventes diferentes. Cuando se agita un compuesto con dos disolventes inmiscibles, el compuesto se distribuye entre los dos disolventes. A una temperatura determinada, la relacin de concentraciones del compuesto en cada disolvente es siempre constante, y esta constante es lo que se denominacoeficiente de distribucin o de reparto(K = concentracin en disolvente 2 / concentracin en disolvente 1).Es frecuente obtener mezclas de reaccin en disolucin o suspensin acuosa (bien porque la reaccin se haya llevado a cabo en medio acuoso o bien porque durante el final de reaccin se haya aadido una disolucin acuosa sobre la mezcla de reaccin inicial). En estas situaciones, la extraccin del producto de reaccin deseado a partir de esta mezcla acuosa se puede conseguir aadiendo undisolvente organico adecuado, ms o menos denso que el agua, que sea inmiscible con el agua y capaz de solubilizar la mxima cantidad de producto a extraer pero no las impurezas que lo acompaan en la mezcla de reaccin. Despus de agitar la mezcla de las dos fases para aumentar la superficie de contacto entre ellas y permitir un equilibrio ms rpido del producto a extraer entre las dos fases, se producir una transferencia del producto deseado desde la fase acuosa inicial hacia la fase orgnica, en una cantidad tanto mayor cuanto mayor sea su coeficiente de reparto entre el disolvente orgnico de extraccin elegido y el agua. Unos minutos despus de la agitacin, las dos fases se separan de nuevo, con lo que la fase orgnica que contiene el producto deseado se podr separar mediante una simple decantacin de la fase acuosa conteniendo impurezas. La posicin relativa de ambas fases depende de la relacin de densidades. Dado que despus de esta extraccin, la fase acuosa frecuentemente an contiene cierta cantidad del producto deseado, se suelerepetir el proceso de extraccinun par de veces ms.Una vez finalizada la operacin de extraccin, se tiene que recuperar el producto extrado a partir de las fases orgnicas reunidas. Para ello, se tiene que secar la fase orgnica resultante con unagente desecante, filtrar la suspensin resultante y finalmente eliminar el disolvente orgnico de la disolucin seca conteniendo el producto extrado pordestilacin o evaporacin. Aunque normalmente la extraccin se utiliza para separar el producto deseado selectivamente de una mezcla, a veces lo que se pretende con la extraccin es eliminar impurezas no deseadas de una disolucin.Caractersticas del disolvente de extraccin idealLa extraccin de un componente de una mezcla disuelta en un determinado disolvente se puede conseguir aadiendo otro disolvente que cumpla las siguientes condiciones. Que no sea miscible con el otro disolvente. El disolvente de extraccin debe ser inmiscible con la disolucin a extraer. El agua o una disolucin acuosa suele ser uno de los disolventes implicados. El otro disolvente es un disolvente orgnico. Que el componente deseado sea ms soluble en el disolvente de extraccin que en el disolvente original. Que el resto de componentes no sean solubles en el disolvente de extraccin. Que sea suficientemente voltil, de manera que se pueda eliminar fcilmente del producto extrado mediantedestilacin o evaporacin. Que no sea txico ni inflamable, aunque, desgraciadamente hay pocos disolventes que cumplan los dos criterios: hay disolventes relativamente no txicos pero inflamables como el hexano, otros no son inflamables pero s txicos como el diclorometano o el cloroformo, y otros son txicos e inflamables como el benceno.Disolventes inmiscibles con el agua: Disolventes utilizados con mayor frecuenciaQu disolventes orgnicos son inmiscibles con el agua? Aqu se puede encontrar una regla general:

Cuanto ms polar es el disolvente orgnico, ms miscible (soluble) es con el agua.

Por ejemplo, disolventes polares como el metanol, el etanol o la acetona son miscibles con el agua, y por lo tanto, no son adecuados para extracciones lquido-lquido.

Los disolventes orgnicos con baja polaridad como el diclorometano, el ter dietlico, el acetato de etilo, el hexano o el tolueno son los que se suelen utilizar como disolventes orgnicos de extraccin.Tabla de disolventes de extraccin comnmente utilizadosNombreFrmulaDensidad (g/mL)1Punto de ebullicin(C)Peligrosidad

Disolventes de extraccin menos densos que el agua

ter dietlico(CH3CH2)2O0,735Muy inflamable, txico

HexanoC6H14 0,7> 60Inflamable

BencenoC6H60,980Inflamable, txico, carcingeno

ToluenoC6H5CH30,9111Inflamable

Acetato de etiloCH3COOCH2CH30,978Inflamable, irritante

Disolventes de extraccin ms densos que el agua

DiclorometanoCH2Cl21,341Txico

CloroformoCHCl31,561Txico

Tetracloruro de carbonoCCl41,677Txico

1La densidad del agua es 1,0 g/mL, y la de la disolucin acuosa saturada de NaCl es 1,2 g/mL.Repeticin del proceso de extraccinDespus de una primera extraccin se produce un reparto del compuesto a extraer entre el disolvente de extraccin y la fase inicial. Como la fase inicial suele contener an una cantidad del compuesto a extraer, variable en funcin de su coeficiente de reparto entre los dos disolventes implicados, es recomendable repetir el proceso de extraccin con nuevas cantidades de disolvente de extraccin, para optimizar su separacin. A partir de la frmula del coeficiente de reparto es muy fcil demostrar que es ms eficiente una extraccin connporciones de un volumenV/nde disolvente de extraccin que una sola extraccin con un volumenVde disolvente. Por lo tanto, cuanto mayor sea el nmero de extracciones con volmenes pequeos de disolvente de extraccin, mayor ser la cantidad de producto extrado, o dicho de otra forma, mejor muchos de poco que pocos de mucho.Extraccin lquido-lquido continuaLa extraccin lquido-lquido simple, que es el procedimiento de extraccin ms utilizado en el laboratorio qumico, se suele utilizar siempre que el reparto del compuesto a extraer en el disolvente de extraccin es suficientemente favorable. Cuando eso no es as, y la solubilidad del compuesto a extraer en los disolventes de extraccin habituales no es muy elevada se suele utilizar otro procedimiento que implica una extraccin continua de la fase inicial (normalmente una fase acuosa) con porciones nuevas del disolvente orgnico de extraccin. Para evitar utilizar grandes volmenes de disolvente de extraccin, el proceso se hace en un sistema cerrado en el que el disolvente de extraccin se calienta en un matraz y los vapores del disolvente se hacen condensar en un refrigerante colocado sobre un tubo o cmara de extraccin que contiene la disolucin acuosa a extraer. El disolvente condensado caliente se hace pasar a travs de la disolucin acuosa, para llegar finalmente, con parte del producto extrado, al matraz inicial, donde el disolvente orgnico se vuelve a vaporizar, repitiendo un nuevo ciclo de extraccin, mientras que el producto extrado, no voltil, se va concentrando en el matraz.Extraccin slido-lquido discontinuaLa separacin de una mezcla de compuestos slidos tambin se puede llevar a cabo aprovechando diferencias de solubilidad de los mismos en un determinado disolvente. En el caso favorable de una mezcla de slidos en la cual uno de los compuestos es soluble en un determinado disolvente (normalmente un disolvente orgnico), mientras que los otros son insolubles, podemos hacer una extraccin consistente en aadir este disolvente a la mezcla contenida en un vaso de precipitados, un matraz o una cpsula de porcelana, en fro o en caliente, agitar o triturar con ayuda de una varilla de vidrio y separar por filtracin la disolucin que contiene el producto extrado y la fraccin insoluble que contiene las impurezas. Si, al contrario, lo que se pretende es disolver las impurezas de la mezcla slida, dejando el producto deseado como fraccin insoluble, el proceso, en lugar de extraccin, se denominalavado.Extraccin slido-lquido continuaLa extraccin slido-lquido suele ser mucho ms eficiente cuando se hace de manera continua con el disolvente de extraccin caliente en un sistema cerrado, utilizando una metodologa similar a la comentada para la extraccin lquido-lquido continua, basada en la maceracin con disolvente orgnico, previamente vaporizado en un matraz y condensado en un refrigerante, de la mezcla slida a extraer contenida dentro de un cartucho o bolsa de celulosa que se coloca en la cmara de extraccin. El paso del disolvente orgnico con parte del producto extrado al matraz inicial, permite que el mismo disolvente orgnico vuelva a ser vaporizado, repitiendo un nuevo ciclo de extraccin, mientras que el producto extrado, no voltil, se va concentrando en el matraz.Si ponemos en contacto dos disolventes inmiscibles A y B, uno de ellos conteniendo el soluto de inters X, ste se reparte entre los dos disolventes en funcin de la solubilidad del mismo en cada uno de los disolventes. Si X es ms soluble en el disolvente A, pero las impurezas que lo acompaan se disuelven preferentemente en el disolvente B, cuando se alcance el equilibrio el disolvente A se habr enriquecido en el componente de inters y las impurezas se encontrarn en el disolvente B. El coeficiente de reparto D se define como el cociente entre la concentracin de X en el disolvente B y la concentracin de X en el disolvente A, una vez se haya alcanzado el equilibrio.

DBA = (X)B / (X)A

La recuperacin (R) del producto X, definida como el cociente entre la cantidad de X recuperado y la cantidad inicial, depende directamente de los volmenes de los disolventes A y B empleados en la extraccin y del valor del coeficiente de reparto, de modo que R es mayor cuanto mayor es el valor de D. Es fcil deducir la expresin que relaciona la recuperacin con estos parmetros:

R = VB . D / VB . D + VA

Si la extraccin se realiza n veces sucesivas, siempre con el mismo volumen de extractante:

R = (VB . D / VB . D + VA)n

Esta ecuacin se simplifica si VA y VB coinciden, y se cumple que, para una nica extraccin:R = 1(1/D + 1)Mientras que para n extracciones consecutivas:R = 1(1/D + 1)nEn el extracto acuoso del t, la separacin de la cafena del resto de componentes co-extrados se lleva a cabo de modo muy eficaz mediante extraccin lquido-lquido utilizando diclorometano, ya que la cafena es soluble en este disolvente, mientras que los flavonoides y los posibles taninos son prcticamente insolubles. Las clorofilas son ligeramente solubles, de modo que la extraccin con este disolvente dar lugar a cafena ligeramente contaminada con clorofilas. El coeficiente de reparto de la cafena entre el diclorometano y el agua es de 8, por lo que es fcil conseguir buenas recuperaciones utilizando cantidades moderadas de diclorometano, y llevando a cabo un nmero de extracciones relativamente bajo. Una vez extrada la cafena, la fraccin de diclorometano obtenida est generalmente contaminada con restos de agua, ya que los componentes del extracto acuoso del t favorecen la formacin de una emulsin. Para eliminar el agua de la disolucin de diclorometano, se aade una pequea cantidad de un slido desecantee.g. Na2SO4anhidro-, y se filtra, de modo que el agua es absorbida por el desecante y el filtrado contiene el diclorometano con la cafena. Por ltimo, la eliminacin del diclorometano destilacin simple, a presin atmosfrica normal o a vaco, utilizando el procedimiento descrito en la prctica anterior, permitir obtener la cafena slida