¿Qué es la extracción en química? Proceso, tipos y técnicas

¿Qué es la extracción en química?

¿Qué es la extracción? En resumen, es el proceso de trasladar una sustancia o compuesto de un lugar a otro. Este método de extracción puede ser una extracción líquido-líquido o una extracción líquido-sólido. En una extracción líquido-líquido, la separación se basa en la solubilidad de los compuestos en los disolventes. Una técnica química de extracción común es la extracción ácido-base, que es una extracción líquido-líquido. Esta extracción ácido-base separa los compuestos según la dirección del equilibrio en una reacción ácido-base. El método de extracción también se puede utilizar para aislar una sustancia deseada de una mezcla o eliminar impurezas. La extracción es importante en química porque un científico puede usar este método para separar una sustancia deseada para usarla en otras aplicaciones. El acto de preparar té o café es un ejemplo cotidiano de extracción. Esta extracción es una extracción líquido-sólido, donde las hojas de té o el café molido son sólidos. El té o café se transfiere al líquido, que es agua. En esta extracción líquido-sólido, el producto final es una bebida caliente de té o café.

¿Cómo funciona la extracción en química?

¿Cómo funciona la extracción en química? Una extracción, al igual que una extracción líquido-líquido, funciona aprovechando las diferencias en la solubilidad de un compuesto en dos líquidos, que también se conocen como solventes. Dependiendo de la solubilidad del compuesto, permanecerá o se transferirá a otro solvente. En una extracción líquido-sólido, una sustancia se puede transferir de un material sólido lavándola con un solvente en el que la sustancia sea altamente soluble. En una extracción líquido-líquido, también conocida como extracción con solvente, una mezcla de varias sustancias en un solvente se combina con otro solvente. Los dos disolventes deben ser completamente inmiscibles entre sí. Un líquido que es inmiscible no puede mezclarse con otro líquido sin separarse de él. Dependiendo de la solubilidad de las sustancias, pueden permanecer en el solvente original o transferirse al segundo solvente. Si una sustancia pasa al segundo disolvente, es importante tener en cuenta que no se transferirá toda la sustancia. Parte de la sustancia permanecerá en el solvente original. Habrá una distribución de la sustancia en ambos disolventes, por lo que el coeficiente de reparto (K) se puede calcular mediante la siguiente fórmula.

Coeficiente de reparto (K) = sustancia en el disolvente 2 (g/ml) / sustancia en el disolvente 1 (g/ml)
El solvente 2 es el solvente agregado, mientras que el solvente 1 es el solvente original.

Hay transferencias de un solvente a otro en la extracción ácido-base, al igual que en la extracción líquido-líquido. La separación va un paso más allá en la extracción ácido-base al realizar reacciones ácido-base para separar sustancias. Una sustancia deseada se extrae o transfiere entre un solvente orgánico y una solución acuosa ácida o básica en una extracción ácido-base. Si se debe extraer un compuesto ácido de un solvente orgánico, se agrega una solución acuosa básica. Basado en el equilibrio químico de la reacción ácido-base, este compuesto ácido se extraerá del solvente orgánico. El equilibrio químico cambiará para favorecer al ácido más débil. Este ácido menos potente es más estable. Una vez que el compuesto ácido se ha extraído en la solución acuosa básica, se puede volver a precipitar usando un ácido fuerte, como HCl. Una base fuerte extraerá un ácido débil en una extracción ácido-base. Un ácido fuerte será extraído por una base débil. En una extracción líquido-sólido, también llamada proceso de lixiviación, un material sólido, como parte de una planta, se expone a un solvente que permite que un ingrediente o producto natural se disuelva en el solvente. Esta sustancia deseada se transfiere del material sólido al solvente, que es un líquido. Las extracciones líquido-sólido son comunes en aplicaciones farmacéuticas. El solvente debe tener una alta solubilidad para la sustancia deseada y también debe ser fácilmente removido. Un sólido se trata con ácidos en extracciones líquido-sólido en aplicaciones metalúrgicas.

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Tipos de extracciones

En los dos tipos principales de extracción, que son la extracción líquido-líquido y la extracción líquido-sólido, la separación se basa en la solubilidad. La extracción ácido-base es una extracción líquido-líquido que se basa en reacciones ácido-base y se extraerá una sustancia al reaccionar con un ácido o una base. Si un solvente orgánico contiene un compuesto polar y un compuesto no polar, se puede realizar una extracción líquido-líquido para extraer el compuesto polar del solvente orgánico. Este proceso de extracción se llevará a cabo porque el compuesto polar será más soluble en un solvente polar, como el agua. Esta extracción tendrá un procedimiento general similar al siguiente procedimiento.

Los solventes orgánicos que contienen compuestos polares y no polares se agregan a un embudo de decantación. Este embudo de separación es un equipo de laboratorio que tiene dos aberturas, una en la parte superior con una tapa y la otra en la parte inferior con una llave de paso. Antes de agregar algo a un embudo de decantación, asegúrese siempre de que la llave de paso esté cerrada. Un soporte de anillo con un anillo de hierro para mantener el embudo de decantación en posición vertical.

Embudo de decantación de dos capas

Luego, se agrega un solvente polar como el agua al embudo de decantación y se coloca la tapa en la abertura superior del embudo de decantación. Debe haber dos capas observadas.
Con los dedos sosteniendo la tapa superior en su lugar, puede comenzar el proceso de agitación y ventilación. El embudo de decantación debe agitarse para mezclar los dos disolventes. Mientras se produce agitación se producirá gas. Para liberar gas, apunte la llave de paso hacia arriba y lejos de otras personas y ábrala lentamente. Es posible que se escuche un pequeño ruido del gas que se libera. Cierre la llave de paso antes de apuntarla hacia abajo.
Repita la agitación y la ventilación unas cuantas veces más. Cuando esté listo para drenar la capa inferior, retire la tapa superior y luego abra la llave de paso. La capa inferior será el disolvente de mayor densidad.

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Se puede realizar una extracción ácido-base para separar dos compuestos ácidos, donde un compuesto es más ácido que el otro. Habrá reacciones ácido-base y, según la dirección del equilibrio, los dos compuestos ácidos se separarán. La siguiente es una extracción general ácido-base usando una solución acuosa básica.

El disolvente orgánico que contiene los dos compuestos ácidos se añade a un embudo de decantación.
Cuando se agrega una solución acuosa básica, deben observarse dos capas.
Se realizan múltiples procesos de agitación y ventilación.
La capa inferior se drena del embudo de decantación y, dependiendo de la densidad del disolvente orgánico, la capa acuosa puede ser la superior o la inferior.

Tanto en la extracción líquido-líquido como en la extracción ácido-base, el procedimiento general es similar. Una extracción ácido-base implica una reacción química, que es una reacción ácido-base. La extracción líquido-líquido no implica una reacción química y solo se basa en la solubilidad de los compuestos separados.

Ejemplo de Extracción en Química Orgánica

Un gran ejemplo de química orgánica de extracción es la extracción líquido-líquido de una mezcla de naftaleno y glucosa en el solvente orgánico terc-butil metil éter (TBME). El naftaleno es un compuesto no polar que tiene muchos enlaces carbono-carbono y carbono-hidrógeno. La glucosa es un compuesto polar porque este compuesto contiene muchos grupos funcionales de alcohol. El agua se utiliza para extraer la glucosa del TBME porque el agua es un disolvente polar. La glucosa tendrá una alta solubilidad en agua, mientras que el naftaleno tendrá una baja solubilidad en agua. La naftalina permanecerá en TBME. El siguiente procedimiento es para el proceso de extracción líquido-líquido para separar glucosa y naftaleno.

Se disuelve medio gramo de glucosa y de naftaleno en 25 ml de terc-butil metil éter. Una vez disueltos estos compuestos, esta solución de éter se añade a un embudo de decantación de 125 ml.
Se añade una porción de 25 ml de agua al embudo de decantación y puede comenzar el proceso de agitación y ventilación.
La capa acuosa (agua) es la capa inferior que se puede drenar en un vaso de precipitados etiquetado. Se puede agregar otra porción de 25 ml de agua al embudo de decantación. Agitación y venteo de esta segunda extracción.
La capa inferior se drena nuevamente y se agrega a la primera capa inferior en el vaso de precipitados etiquetado.
Los disolventes se pueden eliminar por evaporación y se puede realizar una determinación de fusión sobre los sólidos obtenidos de las capas.
El sólido tomado de la capa inferior (capa acuosa) debe tener un rango de punto de fusión que concuerde con la glucosa.
El naftaleno permanecerá en la capa orgánica (capa superior) y esto debe probarse mediante el rango de punto de fusión obtenido del sólido de la capa superior.

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Resumen de la lección

Una técnica que consiste en separar una sustancia de una mezcla transfiriéndola de una fuente a otra se llama extracción. La extracción líquido-líquido y la extracción líquido-sólido son métodos de extracción. En la extracción líquido-líquido, se mezclan dos solventes inmiscibles y los compuestos se separan en función de la solubilidad. Una extracción ácido-base es un tipo de extracción líquido-líquido, donde la separación de compuestos se logra mediante la dirección de equilibrio en una reacción ácido-base. En ambas extracciones líquido-líquido, se utiliza un embudo de decantación cuando se mezclan los dos disolventes. El diseño de un embudo de separación permite un fácil drenaje de la capa inferior en extracciones líquido-líquido. Muchas aplicaciones farmacéuticas utilizan extracciones líquido-sólido para separar ingredientes útiles de las plantas. Estos ingredientes tienen una alta solubilidad en un solvente y se transferirán de la fase sólida a la líquida. Hacer la taza de café de la mañana es un ejemplo de extracción líquido-sólido. Ambos tipos de extracciones hacen posible la capacidad de separar compuestos. Estos compuestos se pueden utilizar en una amplia gama de aplicaciones que pueden beneficiar la vida.

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Rodrigo Ricardo Editor y fundador

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