Un embudo de decantación , también conocido como embudo de separación , embudo de decantación o coloquialmente embudo de separación , es una pieza de cristalería de laboratorio utilizada en extracciones líquido-líquido para separar ( particionar ) los componentes de una mezcla en dos fases de disolventes inmiscibles de diferentes densidades . [1] Normalmente, una de las fases será acuosa y la otra un disolvente orgánico lipófilo como éter , MTBE , diclorometano , cloroformo o acetato de etilo . Todos estos disolventes forman una clara delimitación entre los dos líquidos. [2] El líquido más denso, normalmente la fase acuosa, a menos que la fase orgánica esté halogenada , se hunde hasta el fondo del embudo y se puede drenar a través de una válvula lejos del líquido menos denso, que permanece en el embudo de decantación. [3]
Un embudo de decantación tiene la forma de un cono con un extremo semiesférico. Dispone de tapón en la parte superior y llave de paso (grifo), en la parte inferior. Los embudos de decantación utilizados en los laboratorios suelen estar hechos de vidrio de borosilicato y sus grifos están hechos de vidrio o PTFE . Los tamaños típicos están entre 30 ml y 3 litros. En química industrial pueden ser mucho más grandes y para volúmenes mucho mayores se utilizan centrífugas . Los lados inclinados están diseñados para facilitar la identificación de las capas. La salida controlada por grifo está diseñada para drenar el líquido del embudo. En la parte superior del embudo hay una junta cónica estándar que encaja con un tapón de vidrio esmerilado o de teflón. [4]
Para utilizar un embudo de decantación, las dos fases y la mezcla a separar en solución se añaden por la parte superior con la llave de paso de la parte inferior cerrada. Luego se cierra el embudo y se agita suavemente invirtiéndolo varias veces; si las dos soluciones se mezclan demasiado vigorosamente se formarán emulsiones . Luego se invierte el embudo y se abre con cuidado la llave de paso para liberar el exceso de presión de vapor . El embudo de decantación se reserva para permitir la separación completa de las fases. A continuación se abren las llaves de paso superior e inferior y la fase inferior se libera por gravedad . Se debe abrir la parte superior mientras se libera la fase inferior para permitir la igualación de presión entre el interior del embudo y la atmósfera. Cuando se ha retirado la capa inferior, se cierra la llave de paso y se vierte la capa superior por la superior a otro recipiente.
El embudo de decantación se basa en el concepto "lo similar se disuelve en lo similar", que describe la capacidad de los disolventes polares para disolver solutos polares y de los disolventes apolares para disolver solutos apolares. Cuando se agita el embudo de decantación, cada soluto migra al disolvente (también denominado "fase") en el que es más soluble.
Los disolventes normalmente no forman una solución unificada porque son inmiscibles. Cuando el embudo se mantiene estacionario después de la agitación, los líquidos forman capas físicas distintas: los líquidos de menor densidad permanecerán por encima de los líquidos de mayor densidad. De este modo, una mezcla de solutos se separa en dos soluciones físicamente separadas, cada una enriquecida en diferentes solutos.
La llave de paso se puede abrir después de que las dos fases se separen para permitir que la capa inferior escape del embudo separador. La capa superior puede retenerse en el embudo de decantación para extracciones adicionales con lotes adicionales de disolvente o drenarse en un recipiente separado para otros usos. Si se desea conservar la capa inferior en el embudo de decantación para posteriores extracciones, se extraen ambas capas por separado y luego la capa inferior anterior se devuelve al embudo de decantación.
Luego, cada solución independiente se puede extraer nuevamente con lotes adicionales de solvente, utilizados para otros procesos físicos o químicos. Si el objetivo era separar un material soluble de la mezcla, la solución que contiene el producto deseado a veces puede simplemente evaporarse para dejar el soluto purificado. Por esta razón, resulta práctico utilizar disolventes volátiles para extraer el material deseado de la mezcla. [5]
Uno de los inconvenientes de utilizar un embudo de decantación es que las emulsiones se pueden formar fácilmente y pueden tardar mucho en separarse una vez formadas. A menudo se forman mientras se mezclan líquidos en el embudo de decantación. Esto puede ocurrir cuando se suspenden pequeñas gotas en una solución acuosa. Si se forma una emulsión, una técnica utilizada para separar los líquidos es hacer girar lentamente la solución en el embudo de decantación. Si la emulsión no se separa mediante este proceso, se añade una pequeña cantidad de solución salina saturada (" saling out "). [6]
Se están realizando investigaciones sobre técnicas alternativas y más eficientes, que utilizan principalmente barras agitadoras (barras agitadoras) para disminuir o incluso eliminar la posibilidad de emulsificación, disminuyendo así la cantidad de tiempo de espera. [7]
El mayor riesgo al utilizar un embudo de decantación es el aumento de presión. La presión se acumula durante la mezcla si se produce una reacción que desprende gas o un cambio físico. Este problema se puede solucionar fácilmente simplemente abriendo el tapón en la parte superior del embudo de forma rutinaria mientras se mezcla. Un procedimiento más estándar es invertir el embudo de decantación boca abajo y abrir la llave de paso para liberar la presión, un paso que se realiza repetidamente y que se conoce como "ventilación". Esto debe hacerse con la punta del embudo apuntando en dirección opuesta al cuerpo. [8]
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