Nª 13 EXTRACCION CON SOLVENTES.pdf

Esp. Farm. María Alejandra
Moyano
EXTRACCION CON
EXTRACCION CON
SOLVENTES
SOLVENTES
Esp. Farm. Mar
Esp. Farm. Marí
ía Alejandra Moyano
a Alejandra Moyano

Moyano
EXTRACCION CON SOLVENTES
Se empezó a emplear durante la segunda guerra 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..

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PROCEDIMIENTO
PROCEDIMIENTO

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¿
¿EN QU
EN QUÉ
É CONSISTE?
CONSISTE?
La extracción por solvente es posible debido a que ciertos reactivos
químicos orgánicos tienen un alto grado de afinidad selectiva con
determinados iones metálicos, con los que forman compuestos
organometálicos. Por esta razón, la principal aplicación de la extracción
por disolvente se encuentra en la separación selectiva de metales.
La purificación mediante extracción se basa generalmente en extraer del
lixiviado un metal que nos interesa, traspasándolo a un disolvente
orgánico. De esta manera hacemos permanecer los demás metales en el
lixiviado, a la vez que concentramos el metal deseado en un volumen
menor de diluyente, ahora de naturaleza orgánica.
Esta disolución orgánica es después sometida a otro proceso de
reextracción, generalmente con ácidos muy fuertes, y el disolvente
orgánico se regenera para ser reutilizado.

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Se busca cumplir al menos uno, muchas veces dos y ocasionalmente tres
objetivos:
-Concentración de los metales disueltos con el objetivo de disminuir
los volúmenes a procesar y así reducir los costos para el proceso
siguiente.
-Transferencia de los metales disueltos, desde una solución acuosa
compleja a otra solución acuosa diferente, que simplifique el proceso
siguiente.
- La separación y purificación de uno o más metales de interés, desde
las soluciones que los contienen, que suelen tener impurezas. La
separación consiste ya sea en extraer él o los metales deseados desde
las soluciones, o a la inversa, extraer las impurezas de la solución,
dejando él o los metales deseados en ella.

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FUNDAMENTO DE LA EXTRACCION
FUNDAMENTO DE LA EXTRACCION
CON SOLVENTES
CON SOLVENTES
- La extracción con solventes es una operación de transferencia de masas
en un sistema de dos fases líquidas.
- Se basa en el principio por el cual un soluto (ión metálico) puede
distribuirse en cierta proporción entre dos disolventes inmiscibles, uno de
los cuales es usualmente agua y el otro un disolvente orgánico como
benceno, kerosén, cloroformo o cualquier otro que sea inmiscible en el
agua.
- La cinética de la extracción con solventes es generalmente MUY RÁPIDA.
- El requisito fundamental para poder beneficiarnos de esta ventaja es lograr
un buen contacto entre ambas fases. Para ello es necesario realizar la
mezcla con una agitación intensa. Pero debe tenerse cuidado, ya que si
nos pasamos el tamaño de gota puede ser muy pequeño y podríamos
llegar a perder mucho disolvente mezclado con la fase acuosa. De
hecho esta es una de las causas habituales de bajo rendimiento de este
tipo de procesos.

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Para que la extracción del metal tenga lugar mediante el disolvente es
necesario que el coeficiente de reparto del metal entre ambas fases sea
favorable para el disolvente:
Cuando tenemos dos fases con un soluto común en ambas, el soluto
se reparte entre ellas de acuerdo a una constante denominada
coeficiente de reparto.
El coeficiente de reparto es la relación entre la concentración del
metal en ambas fases. Este coeficiente, además de la naturaleza de las
fases y del soluto depende también de la temperatura.
Coeficiente de reparto
Los coeficientes de reparto de muchos metales en muchos disolventes
y en fase acuosa se conocen y están tabulados
EL COEFICIENTE DE REPARTO
EL COEFICIENTE DE REPARTO

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LEY DE DISTRIBUCION O REPARTO
LEY DE DISTRIBUCION O REPARTO
Un soluto puede distribuirse entre dos fases líquidas inmiscibles de manera que en
el equilibrio sea constante la relación entre las concentraciones de soluto entre las
dos fases a una temperatura fija, suponiendo que el peso del soluto es el mismo en
ambas fases.
Sea un soluto S contenido en una solución acuosa (fase 1) y que se desea extraer
mediante un disolvente no miscible (fase 2). El proceso puede representarse:
S
S1
1 S
S2
2
En el equilibrio:
K
KD
D es el COEFICIENTE DE REPARTO o COEFICIENTE DE DISTRIBUCIÓN
- Tº Fija - Independiente de la concentración total de soluto
Concentración de soluto en disolvente 2
KD=
Concentración de soluto en disolvente 1

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COEFICIENTE DE DISTRIBUCION O REPARTO
El COEFICIENTE DE REPARTO
El COEFICIENTE DE REPARTO no tiene en cuenta los
posibles equilibrios que pueden tener lugar en cada una de
las fases
RELACI
RELACIÓ
ÓN DE DISTRIBUCI
N DE DISTRIBUCIÓ
ÓN
N
Concentración total de soluto en disolvente 2
D =
Concentración total de soluto en disolvente 1
Ejemplo: extracción del ácido benzóico con benceno
KD
D=
1 + Ka/ [H+]a
(CBz)o [HBz] + [dímero HBz]
D= =
(CBz)a [HBz] + [Bz-]

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La extracción es un procedimiento de
separación de una sustancia que puede
disolverse en dos solventes no miscibles
miscibles entre sí, con distinto grado de
Solubilidad, 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 efectuar separa-
ciones muy rápidas y limpias, de sustancias
orgánicas como inorgánicas.

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La extracción puede clasificarse dependiendo del estado
físico de los materiales:
L
Lí
íquido
quido -
- L
Lí
íquido
quido
S
Só
ólido
lido -
- L
Lí
íquido
quido
Por sus características, la extracción puede ser:
CONTINUA
CONTINUA
DISCONTINUA
DISCONTINUA

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EL PROBLEMA ANALITICO
EL PROBLEMA ANALITICO
Generalmente se desea separar 2 componentes aprovechando un
diferente comportamiento de distribución entre dos solventes
FACTOR DE SEPARACI
FACTOR DE SEPARACIÓ
ÓN
N
FACTOR DE
FACTOR DE K1 y K2 son los coeficientes
SEPARACI
SEPARACIÓ
ÓN
N de partición de cada analito
Si α = 1 imposible separar los analitos ya que ambos se distribuyen por
igual en las dos fases
Cuanto más se desvíe α de 1 más fácil resultará la separación
Los coeficientes de partición K1 y K2 pueden ser modificados por
- Elección de solvente FACTORES QUE
FACTORES QUE
- Control de pH AFECTAN A LA
AFECTAN A LA
- Control de la fuerza iónica EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN
N
K1
α =
K2

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EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN L
N LÍ
ÍQUIDO
QUIDO-
- L
LÍ
ÍQUIDO
QUIDO
El compuesto se encuentra disuelto en un
disolvente A y para extraerlo se usa un solvente B,
inmiscible en el primero. Cuando se usa una
ampolla de separación, las dos fases A y B se
agitan entre sí, con lo que el compuesto se
distribuye entre las dos fases de acuerdo con sus
solubilidades en cada uno de los dos líquidos.

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EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN L
N LÍ
ÍQUIDO
QUIDO-
- L
LÍ
ÍQUIDO
QUIDO

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Los solventes orgánicos utilizados en extracción deben tener
baja solubilidad en agua, alta capacidad de solvatación hacia
la sustancia que se va a extraer y bajo punto de ebullición para
facilitar su eliminación posterior.
Cuando el coeficiente de reparto es muy pequeño y se
necesita un número grande de extracciones para aislar el
compuesto deseado, es preferible emplear un aparato de
EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN CONTINUA L
N CONTINUA LÍ
ÍQUIDO
QUIDO -
- L
LÍ
ÍQUIDO
QUIDO.
.
Para esto existen dos tipos de aparatos: uno para cuando se
usa un solvente más ligero que el agua (por ej. éter) y otro
diferente cuando el solvente es más pesado que el agua (por
ej. cloroformo o diclorometano).

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EXTRACCION CON DISOLVENTES
Cuando el Coeficiente de distribución es grande, el soluto
tendrá a distribuirse cuantitativamente en el disolvente 1
La mayoría de las veces el soluto se extrae de una solución
acuosa a un solvente orgánico inmiscible. Cuando la mezcla
se ha agitado durante un minuto aproximadamente, se
permite que las fases se separen y se retira la capa inferior
(disolvente más pesado), terminando así la separación.

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La extracción S
SÓ
ÓLIDO
LIDO-
-L
LÍ
ÍQUIDO
QUIDO, se emplea cuando la sustancia
que se desea extraer está contenida en un material sólido, junto con
otros componentes, los cuales deberán ser prácticamente insolubles
en el disolvente utilizado.
Es muy usada para aislar sustancias naturales de origen vegetal, o
bien, de mezclas resinosas obtenidas por síntesis. Para esto, se
suele emplear un aparato Soxhlet, que es un aparato de
EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN CONTINUA.
N CONTINUA.

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También puede emplearse un método directo, calentando el sólido
junto con el disolvente en un matraz y colocando un refrigerante en
posición vertical para que se condense el disolvente que está
hirviendo y no se pierda. (A esta operación se le llama
CALENTAMIENTO A REFLUJO
CALENTAMIENTO A REFLUJO), hasta que el producto deseado se
encuentre disuelto en dicho disolvente.

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APLICACIONES
APLICACIONES
La más importante de la extracción con solventes es la separación
de cationes metálicos.
Las moléculas orgánicas sin carga tienden a disolverse en la capa
orgánica, mientras que el anión con carga de las moléculas
ionizadas permanece en la capa acuosa polar.
Los iones metálicos no tienden a disolverse notablemente en la
capa orgánica. Para que se asemejen a la capa orgánica, hay dos
métodos:
-
- COMPLEJOS DE ASOCIACI
COMPLEJOS DE ASOCIACIÓ
ÓN I
N IÓ
ÓNICA
NICA
-
- QUELATOS MET
QUELATOS METÁ
ÁLICOS
LICOS

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METODO: COMPLEJOS DE ASOCIACION IONICA
En este método el ión metálico se incorpora a una molécula de gran
tamaño y después se asocia con otro ión de mayor tamaño
(orgánico).
Ej.: el ión Fe3+ puede extraerse cuantitativamente del medio de
ácido clorhídrico con éter dietílico.
El mecanismo no se conoce bien pero hay evidencias de que el
complejo clorado del hierro se combina con el átomo de oxígeno del
disolvente (el disolvente desplaza al agua coordinada) y este ión se
asocia con una molécula de disolvente que se coordina con un
protón:
(C2H5)2O:H+ , FeCl4 [(C2H5)2 O]-2

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METODO: QUELATOS METALICOS
Es el método más empleado para extraer iónes metálicos,
consiste en formación de una molécula de quelato con un
agente orgánico quelante.
En los precipitados orgánicos el agente quelante contiene dos
o más grupos complejantes. Muchos de estos reactivos
forman quelatos coloridos con iones metálicos y constituyen la
base de los métodos espectrofotométricos para determinar
metales. Los quelatos suelen ser insolubles en agua y
precipitan. No obstante, suelen ser solubles en disolventes
orgánicos como el cloroformo.

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METODO: QUELATOS METALICOS
Proceso de extracción:
La mayoría de los agentes quelantes son ácidos débiles que
se ionizan en agua. El protón ionizable es desplazado por el
ión metálico al formarse el quelato y la carga sobre el
compuesto orgánico neutraliza la carga del ión metálico.
Ej.: difeniltiocarbazona (ditizona) que forma quelato con el
plomo.

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FASE ACUOSA
FASE ACUOSA
H
H+
+
+ R
+ R-
-
(HR)
(HR)a
a nR
nR-
- + M
+ Mn+
n+
(MR
(MRn
n)
)a
a
(HR)
(HR)0
0 (MR
(MRn
n)
)0
0
FASE ORGANICA
FASE ORGANICA

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EXTRACCION
EXTRACCION

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EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN DISCONTINUA
N DISCONTINUA
PROCEDIMIENTO
PROCEDIMIENTO
Agitar 1-2 minutos
Evacuar exceso de vapor
Dejar reposar para que las fases separen
Recoger las fases por separado
INCONVENIENTES
INCONVENIENTES
Formación de emulsiones

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EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN CONTINUA
N CONTINUA
PROCEDIMIENTO:
PROCEDIMIENTO:
Flujo de fase extractante a través de la muestra
Depende de las densidades relativas de la fase
acuosa y fase orgánica
Ventajas
Altos rendimientos, menor gasto de disolvente
INCONVENIENTES
INCONVENIENTES
Tiempos, pérdidas de analitos volátiles, degrada-
ción de termolábiles

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EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN CONTINUA
N CONTINUA

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EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN CON FLUIDOS
N CON FLUIDOS
SUPERCR
SUPERCRÍ
ÍTICOS
TICOS
Se utiliza un fluido supercrítico para extraer de
forma rápida y selectiva analitos orgánicos de
muestras complejas.
FLUIDO SUPERCR
FLUIDO SUPERCRÍ
ÍTICO:
TICO: Estado físico de una
sustancia que está por encima de su presión
crítica (Pc) y temperatura crítica (Tc).

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EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN CON FLUIDOS
N CON FLUIDOS
SUPERCR
SUPERCRÍ
ÍTICOS
TICOS

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EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN CON FLUIDOS
N CON FLUIDOS
SUPERCR
SUPERCRÍ
ÍTICOS
TICOS
Híbrido entre gas y líquido con propiedades físico-
químicas intermedias y optimizadas para la extracción.
Penetra y se difunde como un gas, extrae y solvata
como un líquido.
Variando P/T se controla la densidad del fluido, puede
controlarse la solubilidad y llegar a extracciones
selectivas.

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EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN CON FLUIDOS
N CON FLUIDOS
SUPERCR
SUPERCRÍ
ÍTICOS
TICOS
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 requerida
Limitaciones instrumentales
Toxicidad e inflamabilidad del fluido

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EXTRACCI
EXTRACCIÓ
ÓN CON FLUIDOS
N CON FLUIDOS
SUPERCR
SUPERCRÍ
ÍTICOS
TICOS
Di
Dió
óxido de Carbono (CO
xido de Carbono (CO2
2)
)
VENTAJAS
VENTAJAS
Inerte
Inocuo
No inflamable
Punto crítico accesible (31ºC 71,8 atm)
Fácilmente eliminable
Elevado estado de pureza
Bajo costo

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TE
TEÓ
ÓRICO PR
RICO PRÁ
ÁCTICO
CTICO
VALORACION DE LAURILSULFATO DE SODIO
VALORACION DE LAURILSULFATO DE SODIO ≈
≈ 0,01N
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

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TE
TEÓ
ÓRICO PR
RICO PRÁ
ÁCTICO
CTICO
DETERMINACION DE CLORHIDRATO DE
DETERMINACION DE CLORHIDRATO DE
DIFENHIDRAMINA
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
t LSNa* NLSNa * meq * 100
% Cl. de Difenh.=
VD (50 mg)
meq. Clor. Difenhidramina = 291,8 mg

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