Estrazione (chimica)

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Per estrazione in chimica si intende la separazione di una o più sostanze da una matrice mediante trattamento con solvente.

Termodinamica dell'estrazione[modifica | modifica sorgente]

Si considera il potenziale chimico del soluto nelle due soluzioni, quella acquosa (aq) e quella organica (o):

  • \mu_o=\mu^\circ_{o} + RT\; lna_{o}
  • \mu_{aq}=\mu^\circ_{aq} + RT\; lna_{aq}

mescolando le due soluzioni si avrà la ripartizione del soluto fino al raggiungimento dell'equilibrio, per cui i potenziali saranno uguali:

\mu^\circ_{o} + RT\; lna_{o}=\mu^\circ_{aq} + RT\; lna_{aq}

da cui si ricava:

\frac {\mu^\circ_{o} - \mu^\circ_{aq}}{RT} = ln\;\frac {a_{o}}{a_{aq}}

il rapporto tra le attività è quindi:

\frac {a_{o}}{a_{aq}} = e^ \frac {\mu^\circ_{o} - \mu^\circ_{aq}}{RT}

Questo rapporto, che dipende solo dalla temperatura, è detto coefficiente di ripartizione (KD) ed è una grandezza termodinamica.

Nell'uso più comune l'estrazione comporta la separazione di una molecola neutra da una soluzione acquosa verso un ambiente con polarità molto più bassa, in queste condizioni è possibile trascurare i coefficienti di attività per cui il coefficiente di ripartizione può essere inteso come rapporto tra le concentrazioni molari:

K_D=\frac {[A]_o}{[A]_{aq}}

Stechiometria dell'estrazione[modifica | modifica sorgente]

Il solo coefficiente di ripartizione non basta per fare calcoli esatti sulla stechiometria di un'estrazione, occorre un parametro che tenga conto dei comuni equilibri collaterali. Questo parametro è il coefficiente di distribuzione, definito come rapporto tra le concentrazioni analitiche del soluto nelle due fasi:

D= \frac {C_o}{C_{aq}}

Efficienza di estrazione[modifica | modifica sorgente]

L'efficienza percentuale è definita dal rapporto tra le moli di soluto estratte e le moli totali:

%_E= \frac {C_o\;V_o}{C_o\;V_o + C_{aq}\;V_{aq}}

dividendo numeratore e denominatore per CaqVo si ricava l'efficienza in relazione del coefficiente di distribuzione:

%_E= \frac {D}{D + \frac {V_{aq}}{V_{o}}}

Estrazioni multiple[modifica | modifica sorgente]

È facilmente dimostrabile che la quantità di soluto che rimane in soluzione acquosa dopo n estrazioni è:

C_{aq,\;n}= C_{iniz} \left( \frac {V_{aq}}{DV_o + V_{aq}}\right)^n

Quindi è pratica ordinaria effettuare più estrazioni (di norma 3-5) con piccole aliquote di solvente anziché una sola estrazione con molto solvente.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • G. D. Christian, Chimica analitica Piccin ISBN 88-299-0464-3
  • G.H. Morrison, H. Freiser Solvent Extraction in Analytical Chemistry J. Wiley & Sons, 1957

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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