Estrazione (chimica)

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

Termodinamica dell'estrazione

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

• ${\mu }_o={\mu }_o^{\circ }+RTln{a}_o$
• ${\mu }_{aq}={\mu }_{aq}^{\circ }+RTln{a}_{aq}$

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

${\mu }_o^{\circ }+RTln{a}_o={\mu }_{aq}^{\circ }+RTln{a}_{aq}$

da cui si ricava:

$\frac{{\mu }_o^{\circ }-{\mu }_{aq}^{\circ }}{RT}=ln\frac{a_o}{a_{aq}}$

il rapporto tra le attività è quindi:

$\frac{a_o}{a_{aq}}=e^{\frac{{\mu }_o^{\circ }-{\mu }_{aq}^{\circ }}{RT}}$

Questo rapporto, che dipende solo dalla temperatura, è detto coefficiente di ripartizione (K_D) 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

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

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

${\mathrm{\%}}_E=\frac{C_o{V}_o}{C_o{V}_o+C_{aq}{V}_{aq}}$

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

${\mathrm{\%}}_E=\frac{D}{D+\frac{V_{aq}}{V_o}}$

Estrazioni multiple

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

$C_{aq,n}=C_{iniz}{\left(\frac{V_{aq}}{D{V}_o+V_{aq}}\right)}^n$

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

Bibliografia

• 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

• Estrazione liquido-liquido
• Estrazione in fase solida
• Estrazione accelerata con solvente
• Estrazione acido-base
• Estrattore Soxhlet
• Lisciviazione

Collegamenti esterni

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