La separazione di sostanze organiche attraverso estrazione
La separazione di sostanze organiche può essere effettuata mediante estrazione in determinate condizioni utilizzando la legge di ripartizione di Nernst. Questa legge prevede che il coefficiente di ripartizione K abbia un valore caratteristico in un sistema di fasi immiscibili. Pertanto, da una miscela di sostanze sciolte in un liquido è possibile separare i componenti mettendo il liquido in equilibrio con un altro liquido e sfruttando le differenze del coefficiente di ripartizione.
Il procedimento di estrazione è comunemente utilizzato nel laboratorio di chimica organica per separare diverse sostanze organiche presenti contemporaneamente in soluzione acquosa, mediante l’estrazione di un opportuno solvente organico immiscibile con l’acqua. Nonostante il coefficiente di ripartizione sia favorevole, trattandosi di un equilibrio, è necessario ripetere il procedimento per ottenere tutto il componente desiderato nella fase desiderata.
L’estrazione avviene tramite l’equilibrazione delle due fasi mescolandole in modo da aumentare la superficie di contatto, consentendo al terzo componente di raggiungere l’equilibrio di ripartizione fra esse. Si opera in genere in un apposito imbuto separatore e, dopo aver agitato le due fasi, si lascia riposare il liquido per ottenere le due fasi separate. La fase estraente ricca del componente desiderato viene separata e si aggiunge solvente fresco, ripetendo l’operazione un numero sufficiente di volte. Alla fine, la fase sottoposta a estrazione dovrebbe contenere solo tracce della sostanza da estrarre.
La legge di ripartizione vale per le molecole che si trovano nella stessa forma nelle due fasi. Al fine di sfruttare meglio il potere di estrazione del solvente, si cerca di modificare la struttura molecolare della sostanza da estrarre facendola reagire con il solvente. Ad esempio, volendo estrarre con acqua le sostanze a carattere basico come le ammine da un solvente organico come l’etere etilico, si acidifica l’acqua con acido cloridrico. L’ammina, appena passata nella soluzione acquosa, forma il cloridrato sottraendosi all’equilibrio di ripartizione.
Un procedimento analogo si usa per le sostanze acide se l’acqua viene alcalinizzata. Nell’estrazione con solventi, il procedimento può essere indirizzato verso una maggiore resa riguardo a particolari classi di composti organici. Alcalinizzando, per esempio, una soluzione acquosa con carbonato di sodio, invece che con soda caustica, si portano in soluzione gli acidi carbossilici ma non i fenoli.