Fundamentos y Aplicaciones de las Técnicas de Separación Extractivas y Difusionales

Técnicas de Separación Difusionales o Extractivas

Las principales técnicas de separación difusionales o extractivas incluyen:

• Extracción Líquido – Líquido (L-L)
• Extracción Sólido – Líquido (S-L)
• Absorción
• Adsorción

Extracción Líquido-Líquido (E L-L)

La Extracción Líquido-Líquido (E L-L) es una técnica de separación que se basa en la diferencia de solubilidad de un soluto entre dos disolventes líquidos inmiscibles. En el laboratorio, esta técnica se realiza comúnmente utilizando el embudo de decantación.

Se establece un equilibrio que se rige por una constante o coeficiente de reparto, el cual relaciona las concentraciones del analito en el disolvente de extracción y en la muestra original.

Aplicaciones de la Extracción L-L

• Separación de hidrocarburos en los aceites.
• Recuperación de ácido acético de disoluciones acuosas.
• Recuperación y concentración de la penicilina y otros antibióticos.
• Separación de mezclas azeotrópicas.

Extracción Sólido-Líquido (Lixiviación)

Métodos Clásicos de Extracción S-L

Maceración

Consiste en dejar el material sólido en contacto con el disolvente a temperatura ambiente.

Infusión

Consiste en añadir el disolvente hirviendo sobre el material a extraer. La muestra se deja en contacto con el disolvente y se calienta hasta ebullición.

Digestión

Se calienta el disolvente a una temperatura inferior a la de ebullición. Si el líquido es muy volátil, se acopla un refrigerante de reflujo. En el reflujo, el disolvente se evapora, pasa al refrigerante, se condensa y vuelve a caer en el matraz. Se emplea, por ejemplo, para la extracción con cloroformo de colorantes en hojas de vegetales.

Tipos de Lixiviación

Lixiviación Natural

Es la producida por el agua en el suelo al arrastrar nutrientes y otros componentes (sales, hierro, humus, arcilla, etc.).

Lixiviación Química

Se emplea un lixiviador. La muestra se pulveriza, se mezcla con el disolvente, se coloca en el lixiviador y se deja macerando.

Extracción Soxhlet

La Extracción Soxhlet es una operación cíclica en la que un disolvente extrae continuamente uno de los componentes de una muestra sólida. El proceso se desarrolla de la siguiente manera:

1. Se calienta el matraz para evaporar el disolvente, el cual asciende hacia el refrigerante.
2. El disolvente se condensa y cae en estado líquido sobre el cartucho que contiene la muestra sólida dentro del extractor.
3. El disolvente empapa la muestra y disuelve la sustancia o sustancias de interés.
4. Cuando el nivel del disolvente alcanza la altura del sifón lateral, este rebosa y el disolvente, ahora cargado con la sustancia extraída, cae de nuevo en el matraz.

Este ciclo se repite varias veces (llamadas sifonadas) para asegurar la extracción completa. Al finalizar, la sustancia extraída queda disuelta en el matraz. Posteriormente, se realiza una destilación para recuperar el disolvente, dejando la sustancia de interés como residuo.

Extracción con Fluidos Supercríticos (EFS)

Un fluido supercrítico es aquel que se encuentra a temperatura y presión por encima de su Punto Crítico. Posee características intermedias entre un gas y un líquido:

• Su poder de disolución es alto.
• Su difusividad es alta.

Estas propiedades le confieren un alto poder de penetración en la muestra para extraer el analito. El fluido supercrítico más utilizado en la industria y el laboratorio es el CO₂.

Procesos de Interfase: Adsorción y Absorción

Adsorción

La adsorción es una operación de separación de sustancias que se realiza al poner en contacto un fluido con un sólido adsorbente. El fluido queda retenido en la superficie exterior y en los poros interiores del adsorbente. Es importante notar que la adsorción disminuye al aumentar la temperatura.

Absorción y Desorción

La absorción se refiere a la disolución de un gas en un líquido.

La desorción consiste en recuperar un gas de un líquido en el que está disuelto.

Ley de Henry

La Ley de Henry describe cómo la solubilidad de un gas en un líquido depende de la presión y de la temperatura:

• A mayor presión, la solubilidad es mayor.
• A mayor temperatura, la solubilidad es menor.