Extracción líquido-líquido

La extracción líquido-líquido, es un procedimiento o técnica de laboratorio, utilizada en química, que emplea dos disolventes inmiscibles o parcialmente miscibles (por ejemplo, agua y cloroformo, o éter etílico), para la separación de sustancias que presentan diferentes solubilidades en los disolventes implicados.La extracción líquido-líquido puede realizarse mediante técnicas simple, repetitiva y múltiple.En este último caso la técnica recibe el nombre de extracción en contracorriente.[1]​ Este proceso también se le conoce como extracción líquida o extracción con disolvente; sin embargo, estos términos puede prestarse a confusión, porque también se aplican a la lixiviación de una sustancia soluble contenida en un sólido.Esta ley establece que en el equilibrio, la relación entre las concentraciones del soluto en cada disolvente inmiscible, es constante.Llamando A(aq) al soluto disuelto en la fase acuosa y A(org) al que se encuentra en la fase orgánica,La definición dada anteriormente de la constante de distribución, KD, es ideal y válida cuando el soluto se encuentra en la misma forma química en ambos disolvente.En la práctica, esto no siempre sucede así, pues en la fase acuosa el soluto puede estar, por ejemplo, parcialmente disociado, mientras que en la fase orgánica, no (caso de ácidos orgánicos).En otras situaciones, el soluto en la fase acuosa puede estar formando algún tipo de complejo o modificar su estructura o composición por cualquier otro tipo de reacción posible, que no se da en la fase orgánica o si se da, se produce de manera diferente.En consecuencia, es necesario definir un especie de constante condicional o aparente, denominada relación o coeficiente de distribución, a menudo expresada por la letra D, que relaciona la concentración total de las diferentes especias en las que se encuentra el soluto en la fase orgánica con la concentración total de todas las especias en que se encuentra dicho soluto en la fase acuosa.[1]​ Para el caso sencillo de una sustancia orgánica con propiedades básicas (por ejemplo, una amina), en el medio acuoso estará en equilibrio entre la base y su ácido conjugado:Es decir, en la fase acuosa la sustancia B se encontrara en dos formas diferentes, B y BH+, mientras que en la fase orgánica, al tratarse de un disolvente, por lo general, poco o nada disociante, solo se encontrará la especia B.Puesto que las sustancias orgánicas no cargadas son mucho más solubles en disolventes orgánicos que las especies iónicas; en el caso anterior, D tomará un valor relativamente alto.El coeficiente de partición, KD y la relación de distribución, D, toman el mismo valor cuando solo existe una forma química del soluto en ambas fases.En caso contrario, si el soluto existe en más de una forma química en cualquiera de las fases, entonces KD y D suelen tener valores diferentes.Generalmente, uno de ellos suele ser agua o una disolución acuosa, mientras que el otro suele ser un disolvente orgánico de muy baja polaridad.Estos se eligen teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:[6]​ Como requisito importante, pero, desgraciadamente poco habitual, el disolvente utilizado para la extracción debería ser ininflamable y no tóxico.En la siguiente tabla se indican algunos disolventes orgánicos de más frecuente uso en las operaciones de extracción líquido-líquido: La extracción líquido-líquido se viene utilizando tanto a pequeña escala, a nivel de laboratorio de química, como a gran escala, en procesos industriales.A pequeña escala, en el laboratorio el proceso suele realizarse en un embudo de decantación en el que se coloca el disolvente extractante, seguido de la disolución que contiene el soluto que va a ser extraído.Una vez terminado el proceso de agitación, que puede durar desde 20-30 segundos a varios minutos, se deja reposar el contenido del embudo, a la espera de que se separen las dos fases, proceso que puede ser lento si se han formado emulsiones.[7]​ En aquellos casos en que hay mucha diferencia de solubilidad, entre ambas fases, de la sustancia que va a ser extraía; es decir, cuando el coeficiente de partición, KD y la relación de distribución, D, es muy alto, la extracción del soluto puede llevarse a cabo en una sola etapa.En la práctica, la extracción nunca es total, bien porque KD o de D no son suficientemente altos, bien porque hay riesgos de perdidas del soluto en la interfase entre ambos disolventes o en los restos de la emulsión, ya que no siempre es posible romper esta en su totalidad.En estos casos, siempre es recomendable hacer sucesivas extracciones con la que se consigue una mayor eficacia separativa.La extracción repetitiva consiste en utilizar varias porciones de disolvente extractante y realizar con cada una de ellas una extracción, separar el extracto del disolvente matriz (el que contiene originalmente el soluto) y sustituirlo por la siguiente porción de disolvente extractante fresco y realizar una nueva extracción y así, sucesivamente.Cada fracción de extracto obtenida en cada etapa se junta con las anteriores y una vez reunidas, la disolución resultante contendrá la mayor parte del soluto.Por lo general, la extracción líquido-líquido suele sustituir a la destilación en aquellos casos en que existen sustancias inorgánicas complejas disueltas en soluciones orgánicas o si es preciso retener componentes que se encuentran a muy baja concentración.La extracción líquido-líquido tiene amplia repercusión industrial y se emplea en la industria del petróleo sustancias con similar peso molecular o volatilidad, como son el caso de las separaciones entre hidrocarburos aromáticos, alifáticos y nafténicos.También se utiliza esta técnica de separación en la recuperación de sustancias aromáticas (fenol, anilina, compuestos nitrogenados, etc.) u otros compuestos orgánicos, como formaldehído, ácido fórmico, etc., de las aguas industriales, pues su presencia en ríos y lagos supone un importante impacto ambiental.