EXTRACCION CON SOLVENTES Esp. Farm. Mar ía Alejandra Moyano Esp. Farm. María Alejandra Moyano
EXTRACCION CON SOLVENTES Se empezó empezó a emplear emplear durante durante la segund segunda a guerra guerra mundial. mundial. El motor de este cambio de procesos fue la obtención de metales nucleares de mayor pureza extraídos de minerales muy pobres. Este fue el inicio del empleo de disolventes y productos orgánicos en hidrometalurgia. Hoy en día la extracción con disolventes orgánicos es uno de los procesos más efectivos y económicos para purificar, concentrar y separar los metales valiosos que se encuentran en las disoluciones enriquecidas provenientes de procesos de lixiviación..
Esp. Farm. María Alejandra Moyano
PROCEDIMIENTO
Esp. Farm. María Alejandra Moyano
¿EN QUÉ CONSISTE?
La extracción por solvente es posible debido a que ciertos re químicos orgánicos tienen un alto grado de afinidad select determinados iones metálicos, con los que forman com organometálicos. Por esta razón, la principal aplicación de la ex por disolvente se encuentra en la separación selectiva de metal
La purificación mediante extracción se basa generalmente en ext lixiviado un metal que nos interesa, traspasándolo a un di orgánico. De esta manera hacemos permanecer los demás metal lixiviado, a la vez que concentramos el metal deseado en un v menor de diluyente, ahora de naturaleza orgánica.
Esta disolución orgánica es después sometida a otro proc
EXTRACCION CON SOLVENT
Se busca cumplir al menos uno, uno, muchas muchas veces dos dos y ocasionalme ocasionalme objetivos:
-Concentración de los metales disueltos con el objetivo de d los volúme volúmenes nes a proces procesar ar y así reducir reducir los costos costos para para el siguiente.
-Transferencia de los metales disueltos, desde una solución compleja a otra solución acuosa diferente, que simplifique el siguiente.
- La separación y purificación de uno o más metales de interés
las soluciones que los contienen, que suelen tener impure separación consiste ya sea en extraer él o los metales deseado
FUNDAMENTO DE LA EXTRACC CON SOLVENTES
- La extra extracció cción n con solv solvente entes s es una operac operación ión de transferencia de d en un sistema de dos fases líquidas.
- Se basa basa en el principio principio por el el cual un soluto soluto (ión (ión metálico metálico distribuirse en cierta proporción entre dos disolventes inmiscibles los cuales es usualmente agua y el otro un disolvente orgánic benceno, kerosén, cloroformo o cualquier otro que sea inmiscib agua.
- La cinética de la extracción con solventes es generalmente MUY R
- El requisito fundamental para poder beneficiarnos de esta ventaja e un buen contacto entre ambas fases. Para ello es necesario re mezcla con una agitación intensa . Pero debe tenerse cuidado, y nos pasamos el tamaño de gota puede ser muy pequeño y po llegar a perder mucho disolvente mezclado con la fase acu
EL COEFICIENTE DE REPAR
Para que la extracción del metal tenga lugar mediante el disolv necesario que el coeficiente de reparto del metal entre ambas fa favorable para el disolvente:
Cuando tenemos dos fases con un soluto común en ambas, e se reparte entre ellas de acuerdo a una constante deno coeficiente de reparto.
El coeficiente de reparto es la relación entre la concentra
metal en ambas fases. fases. Este coeficiente, además de la naturalez fases y del soluto depende también de la temperatura. Coeficiente de reparto
LEY DE DISTRIBUCION O REPA
Un soluto puede distribuirse entre dos fases líquidas inmiscibles de mane
el equilibrio sea constante la relación entre las concentraciones de soluto
dos fases a una temperatura fija, suponiendo que el peso del soluto es el ambas fases.
Sea un soluto S contenido en una solución acuosa (fase 1) y que se dese
mediante un disolvente no miscible (fase 2). El proceso puede representa
S1 En el equilibrio:
S2
Concentración de soluto en disolvente 2 KD=
Concentración de soluto en disolvente 1
COEFICIENTE DE DISTRIBUCION O REPA
El COEFICIENTE DE REPARTO no tiene en cuen
posibles equilibrios que pueden tener lugar en cada u las fases
RELACIÓN DE DISTRIBUCIÓN Concentración total de soluto en disolvente 2 D= Concentración total de soluto en disolvente 1 Ejemplo: extracción del ácido benzóico con benceno (C )
[HBz] + [dímero HBz]
K
EXTRACCION CON SOLVENT La extracción es un procedimiento de separación de una sustancia que puede disolverse en dos solventes no miscibles miscibles entre sí, con distinto distinto grado grado de Solubilidad, Solubilida d, que están en contacto a través de una interfase. En la extracción con solventes se distribuye un soluto entre dos fases líquidas inmiscibles. Esta técnica es muy útil para para efectuar efectuar separaciones ciones muy rápida rápidas s y limpia limpias, s, de sustan sustancia cias s
EXTRACCION CON SOLVENT La extracción puede clasificarse dependiendo del físico de los materiales:
Líquido - Líquido Sólido - Líquido Por sus características, la extracción puede ser:
CONTINUA DISCONTINUA
EL PROBLEMA ANALITICO
Generalmente se desea separar 2 componentes aprovech diferente comportamiento de distribución
entre
dos
FACTOR DE SEPARACIÓN FACTOR DE SEPARACIÓN
α=
K 1 K 2
K1 y K2 son los coeficien de partición de cada ana
Si α = 1 imposible imposible separar separar los analitos analitos ya que ambos ambos se distrib distrib igual en las dos fases Cuanto Cuanto más se desvíe desvíe α de 1
más fácil resultar resultará á la separació separació
Los coeficientes de partición K1 y K2 pueden ser modificados por
EXTRACCIÓN LÍQUIDO- LÍQUID
El compuesto se encuentra disuelto en disolvente A y para extraerlo se usa un solven inmiscible en el primero. Cuando se usa ampolla de separación, las dos fases A y agitan entre sí, con lo que el compuesto distribuye entre las dos fases de acuerdo con solubilidades en cada uno de los dos líquidos.
EXTRACCIÓN LÍQUIDO- LÍQUID
EXTRACCION CON SOLVENTE
Los solventes orgánicos utilizados en extracción debe baja solubilidad en agua, alta capacidad de solvatació la sustancia que se va a extraer y bajo punto de ebullici facilitar su eliminación posterior.
Cuando el coeficiente de reparto es muy pequeñ necesita un número grande de extracciones para a compuesto deseado, es preferible emplear un apa
EXTRACCI Ó ÓN CONTINUA LÍ QUIDO QUIDO - LÍ QUIDO QUIDO .
Para esto existen dos tipos de aparatos: uno para cua usa un solvente más ligero que el agua (por ej. éter
EXTRACCION CON DISOLVENT
COEFICIENTE DE DISTRIBUCION O REPA
Cuando el Coeficiente de distribución es grande, el s
tendrá a distribuirs distribuirse e cuantitativ cuantitativamente amente en en el disolven disolven
La mayoría de las veces el soluto se extrae de una s acuosa a un solvente orgánico inmiscible. Cuando la se ha agitado durante un minuto aproximadame permite que las fases se separen y se retira la capa (disolvente (disolvente más pesado), pesado), terminando terminando así así la separación separación
EXTRACCION CON DISOLVENT
La extracción S Ó ÓLIDO LIDO - -L Í QUIDO QUIDO , se emplea cuando la s que se desea desea extraer extraer está está contenida contenida en un materia materiall sólido, j otros componentes, los cuales deberán ser prácticamente in en el disolvente utilizado.
Es muy usada para para aislar aislar sustanci sustancias as naturale naturales s de origen origen v bien, de mezclas resinosas obtenidas por síntesis. Para suele emplear un aparato Soxhlet, que es un apa
EXTRACCI Ó ÓN CONTINUA.
EXTRACCION CON DISOLVENT
También puede emplearse un método directo, calentando junto con el disolvente en un matraz y colocando un refrige posición vertical para que se condense el disolvente q hirviendo y no se pierda. (A esta operación se l ), hasta que el producto des CALENTAMIENTO A REFLUJO ), encuentre disuelto en dicho disolvente.
EXTRACCION CON DISOLVENT APLICACIONES
La más importante de la extracción con solventes es la sep de cationes metálicos.
Las moléculas orgánicas sin carga tienden a disolverse en orgánica, mientras que el anión con carga de las mo ionizadas permanece en la capa acuosa polar.
Los iones metálicos no tienden a disolverse notablement capa orgánica. Para que se asemejen a la capa orgánica, métodos:
EXTRACCION CON DISOLVENT
METODO: COMPLEJOS DE ASOCIACION IO
En este método el ión metálico se incorpora a una molécula tamaño y después se asocia con otro ión de mayor (orgánico).
Ej.: el ión Fe3+ puede extraerse cuantitativamente del m ácido clorhídrico con éter dietílico.
El mecanismo no se conoce bien pero hay evidencias de complejo clorado del hierro se combina con el átomo de oxí disolvente (el disolvente desplaza al agua coordinada) y est asocia con una molécula de disolvente que se coordina
EXTRACCION CON DISOLVENT METODO: QUELATOS METALICOS
Es el método más empleado para extraer iónes me consiste en formación de una molécula de quelato agente orgánico quelante.
En los precipitados orgánicos el agente quelante contie o más grupos complejantes. Muchos de estos re forman quelatos coloridos con iones metálicos y consti base de los métodos espectrofotométricos para det metales. Los quelatos suelen ser insolubles en precipitan. No obstante, suelen ser solubles en diso
EXTRACCION CON DISOLVENT METODO: QUELATOS METALICOS Proceso de extracción:
La mayoría de los agentes quelantes son ácidos déb se ionizan en agua. El protón ionizable es desplazado ión metálico al formarse el quelato y la carga s compuesto orgánico neutraliza la carga del ión metálico Ej.: difeniltiocarbazona (ditizona) que forma quelato plomo.
EXTRACCION CON DISOLVENT FASE ACUOSA
H+ + R(HR)a
nR- + Mn+ (MRn)a
(HR)0
(MRn)0 FASE ORGANICA
EXTRACCION
EXTRACCIÓN DISCONTINU PROCEDIMIENTO Agitar 1-2 minutos
Evacuar exceso de vapor Dejar reposar para que las fases separen Recoger las fases por separado
INCONVENIENTES
EXTRACCIÓN CONTINUA PROCEDIMIENTO:
Flujo de fase extractante a través de la mu
Depende de las densidades relativas de la acuosa y fase orgánica
Ventajas
Altos rendimientos, menor gasto de disolve
INCONVENIENTES
EXTRACCIÓN CONTINUA
EXTRACCIÓN CON FLUIDOS SUPERCRÍTICOS
Se utiliza un fluido supercrítico para extrae forma rápida y selectiva analitos orgánico muestras complejas.
FLUIDO SUPERCR Í ÍTICO: T ICO: Estado físico de sust sustan anci cia a que que está está por por enc encim ima a de de su su p crítica (Pc) y temperatura crítica (Tc).
EXTRACCIÓN CON FLUIDOS SUPERCRÍTICOS
EXTRACCIÓN CON FLUIDOS SUPERCRÍTICOS Híbrido entre gas y líquido con propiedades
químicas intermedias y optimizadas para la extracc
Penetra y se difunde como un gas, extrae y s
como un líquido.
Variando P/T se controla la densidad del fluido, p
controlarse selectivas.
la
solubilidad
y
llegar
a
extracc
EXTRACCIÓN CON FLUIDOS SUPERCRÍTICOS Selección del fluido:
Polaridad de los analitos a extraer
Reactividad de los analitos en el fluido
Estabilidad térmica de los analitos
Poder disolvente y selectividad requer
Limitaciones instrumentales
EXTRACCIÓN CON FLUIDOS SUPERCRÍTICOS Dióxido de Carbono (CO 2) VENTAJAS
Inerte
Inocuo
No inflamable
Punto crítico accesible (31ºC 71,8 atm
Fácilmente eliminable
EXTRACCIÓN CON FLUIDOS SUPERCRÍTICOS
TEÓRICO PRÁCTICO VALORACION DE LAURILSULFATO DE SODIO ≈ 0,01N a (g)= Clorhidrato de papaverina 20 mL H2O 5 mL H2SO4 20 mL Diclorometano 2 gtas Amarillo de dimetilo
t mL gastados LSNa a (g)= Clorhidrato de papaverina (mg) N= t mL gastados LSNa * meq Clor. Pap. meq. Clor. Pap. = 375,9 mg
Esp. Farm. María Alejandra Moyano
TEÓRICO PRÁCTICO DETERMINACION DE CLORHIDRATO DE DIFENHIDRAMINA Muestra = 1 Comprimido Cl. de Difenhidramina 20 mL H2O 5 mL H2SO4 10% 20 mL Diclorometano 2 gtas Amarillo de dimetilo t mL gastados LSNa % Cl. de Difenh.=
t LSNa* NLSNa * meq * 100 VD (50 mg)
meq. Clor. Difenhidramina = 291,8 mg
Esp. Farm. María Alejandra Moyano
Esp. Farm. María Alejandra Moyano
