Extração
extração
A extração é uma técnica comum usada em química orgânica para isolar um composto alvo. No processo de extração, um soluto é transferido de um…
A extração é uma técnica para separar componentes de uma mistura. Você já está familiarizado com a extração. Sempre que você infunde o chá, está extraindo compostos solúveis em água, como cafeína e sabores, das folhas de chá para a água quente. Este é um exemplo de extração sólido-líquido.
A extração líquido-líquido é outro tipo de extração em que a mistura é dissolvida em duas fases líquidas imiscíveis. Os solventes devem ser imiscíveis, o que significa que não se misturam e são fases separadas. As extrações líquido-líquido são realizadas em um funil de separação, de modo que o solvente mais denso se deposite no fundo e o solvente menos denso fique no topo. Em seguida, cada composto soluto será transferido para a fase em que é mais solúvel. Portanto, é importante escolher solventes com polaridades diferentes.
Em geral, os solutos apolares se dividem na fase orgânica e os solutos polares se dividem na fase aquosa. O coeficiente de partição, K, é a razão entre a concentração de soluto na fase orgânica e a concentração na fase aquosa. Uma vez que os solutos tenham se separado, as duas fases diferentes são coletadas. Lembre-se de que é provável que haja resíduos de cada componente em ambas as fases.
Uma extração ácido-base é um tipo especial de extração líquido-líquido que separa compostos ácidos e básicos com base nas diferenças de solubilidade. Lembre-se de que um ácido é um composto que doa um próton quando dissolvido em água, e uma base é um composto que aceita um próton.
Para separar os compostos ácidos, uma base é adicionada à mistura. A base aceitará um próton do composto ácido, tornando-o iônico. Por outro lado, adicionar um ácido transferiria um próton para um composto básico. Em ambos os casos, o composto iônico será transferido para a fase aquosa e os compostos neutros serão particionados para a fase orgânica. O composto iônico é coletado e, em seguida, desprotonado ou reprotonado para convertê-lo de volta ao seu composto original.
Neste laboratório, você separará uma mistura de celulose, ácido benzóico e cafeína. Primeiro, você usará extração e filtração para isolar a celulose. Em seguida, você realizará uma extração ácido-base para separar o ácido benzóico e a cafeína.
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A extração é uma técnica para separar componentes de uma mistura. Você já está familiarizado com a extração. Sempre que você infunde o chá, está extraindo compostos solúveis em água, como cafeína e sabores, das folhas de chá para a água quente. Este é um exemplo de extração sólido-líquido.
A extração líquido-líquido é outro tipo de extração em que a mistura é dissolvida em duas fases líquidas imiscíveis. Os solventes devem ser imiscíveis, o que significa que não se misturam e são fases separadas. As extrações líquido-líquido são realizadas em um funil de separação, de modo que o solvente mais denso se deposite no fundo e o solvente menos denso fique no topo. Em seguida, cada composto soluto será transferido para a fase em que é mais solúvel. Portanto, é importante escolher solventes com polaridades diferentes.
Em geral, os solutos apolares se dividem na fase orgânica e os solutos polares se dividem na fase aquosa. O coeficiente de partição, K, é a razão entre a concentração de soluto na fase orgânica e a concentração na fase aquosa. Uma vez que os solutos tenham se separado, as duas fases diferentes são coletadas. Lembre-se de que é provável que haja resíduos de cada componente em ambas as fases.
Uma extração ácido-base é um tipo especial de extração líquido-líquido que separa compostos ácidos e básicos com base nas diferenças de solubilidade. Lembre-se de que um ácido é um composto que doa um próton quando dissolvido em água, e uma base é um composto que aceita um próton.
Para separar os compostos ácidos, uma base é adicionada à mistura. A base aceitará um próton do composto ácido, tornando-o iônico. Por outro lado, adicionar um ácido transferiria um próton para um composto básico. Em ambos os casos, o composto iônico será transferido para a fase aquosa e os compostos neutros serão particionados para a fase orgânica. O composto iônico é coletado e, em seguida, desprotonado ou reprotonado para convertê-lo de volta ao seu composto original.
Neste laboratório, você separará uma mistura de celulose, ácido benzóico e cafeína. Primeiro, você usará extração e filtração para isolar a celulose. Em seguida, você realizará uma extração ácido-base para separar o ácido benzóico e a cafeína.
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Q1: What is the difference between solid-liquid extraction and liquid-liquid extraction?
Solid-liquid extraction transfers a solute from a solid phase to a liquid phase, like steeping tea to extract caffeine from leaves. Liquid-liquid extraction transfers a solute between two immiscible liquid phases that do not mix. Both techniques separate components based on solubility differences, but they operate on different starting material states.
Q2: Why must solvents be immiscible in a liquid-liquid extraction?
Immiscible liquids remain as separate phases and do not form a homogeneous solution, allowing each solute to partition into the phase where it is most soluble. This separation enables efficient isolation of target compounds. If solvents mixed completely, solutes could not be cleanly separated into distinct layers for collection.
Q3: How does the partition coefficient determine extraction efficiency?
The partition coefficient, K, is the ratio of solute concentration in the organic phase to concentration in the aqueous phase. A large partition coefficient indicates the solute strongly prefers the organic solvent, making extraction more efficient. Solutes with small partition coefficients prefer the aqueous phase, requiring different solvent selection or multiple extraction cycles.
Q4: What role does polarity play in choosing solvents for extraction?
Solvents must have different polarities so solutes partition appropriately between phases. Non-polar solutes preferentially dissolve in organic, non-polar solvents, while polar solutes dissolve in aqueous phases. Matching solvent polarity to solute polarity maximizes separation efficiency and ensures target compounds move to the desired phase.
Q5: How does acid-base extraction separate acidic and basic compounds?
Acid-base extraction transforms acidic or basic compounds into ionic salts by adding acid or base to the mixture. Ionic compounds become water-soluble and transfer to the aqueous phase, while neutral compounds remain in the organic phase. The ionic compound is then deprotonated or reprotonated to recover the original compound.
Q6: Why is it important to know solvent density in a separatory funnel?
Solvent density determines which layer settles to the bottom and which floats on top in a separatory funnel. Most organic solvents are less dense than water and rise to the top, except chlorinated organic solvents. Knowing densities allows you to identify and correctly collect each phase through the stopcock.
Q7: What criteria should you consider when selecting solvents for liquid-liquid extraction?
Choose solvents where the solute is more soluble than in water, ensuring immiscibility with water and no reaction with the solute. The solvent should be volatile for easy removal and have known density. The partition coefficient must favor transfer to your target phase for efficient extraction.