Scarica SEPARAZIONI ANALITICHE e più Dispense in PDF di Chimica analitica solo su Docsity! CHIMICA ANALITICA 19.11.20 SEPARAZIONI ANALITICHE TECNICHE DI SEPARAZIONE E PURIFICAZIONE La separazione è una reazione chimica di equilibrio ed è una ripartizione di un soluto quindi una sostanza che devo analizzare tra due fasi che sono diverse tra di loro. Nella preparazione di un campione analitico possono essere utilizzate tecniche di separazione e purificazione con lo scopo di «isolare» l’analita da sostanze che possono interferire nell’analisi. Sintesi organicaI prodotti desiderati si trovano miscelati con altre sostanze da cui devono essere separati (eccesso reagenti, prodotti secondari, solventi). Può essere utilizzato anche in sintesi chimica-farmaceutica per separare componenti alla matrice. Analisi di un campionespesso la sostanza da analizzare è presente in una determinata matrice biologica. Per ottenere il composto allo stato puro, il campione va estratto dalla matrice, separato e purificato dagli altri componenti. Sono state sviluppate alcune tecniche che consentono di separare un composto (solido o liquido) contenuto in una miscela con altri componenti. Queste tecniche sfruttano le differenti proprietà chimico-fisiche dei componenti della miscela per separarli. Queste tecniche sono tecniche che vengono ampliamente utilizzato in ambito farmaceutico che analitico. Analitico come una matrice organica come il sangue per andare ad esprimere le proteine in circolo, il sangue andrà prima pulito quindi si dovrà cercare di separare quella proteine dal tutto resto della matrice che contiene anche composti di interferenze. L’analita può essere utilizzato nella sintesi organica, si effettua spesso la separazione di componenti. Come in una reazione in cui vi sono due componenti A e B che daranno il prodotto e spesso la reazione non va in completezza quindi non tutti i reagenti daranno C, quindi bisogna separare i reagenti per avere il prodotto desiderato. Le tecniche variano a seconda delle caratteristiche del campione Esempio: se ho una matrice solida all’interno di una compressa quindi bisogna determinare il contenuto di Vit C all’interno bisogna andare a separare la componente solida per avere solo la VitC quindi faccio un estrazione di un soluto da un solido. In chimic aorganica si possono separare i due reagenti A e B dal prodotto C andando a solubilizzare la soluzione in un solvente e sfruttare un altro solvente per separare il prodotto il C dalla miscela che sto analizzando. Le separazioni possono essere sia PARZIALI o COMPLETE. Le separazioni possono essere parziali o complete e il processo coinvolge il trasporto di materiale e la ridistribuzione spaziale dei suoi componenti. La separazione richiede sempre energia (il processo di mescolamento a volume costante è spontaneo essendo accompagnato da un aumento di entropia) Tecniche di separazione e purificazione. Separazione analitica: eliminare o ridurre gli interferenti in modo da avere indicazioni analitiche quantitative su miscele complesse La separazione completa riguarda la completa suddivisione di tutti i componenti, spesso questo non è possibile. La separazioneParziale è quello che succede nella realtà: la miscela può essere rappresentata da più componenti e si possono dividere in tutti i vari componenti diversi nella separazione completa quindi si sfrutta delle proprietà particolari dei vari componenti ad esempio la solubilità verso un determinato soluto rispetto un altro e quindi faccio la separazione, nel processo di estrazione la separazione completa sembra l’ideale questa si può fare tramite TECNICHE CROMATOGRAFICHE. Un altro tipo di tecnica in cui si sfrutta la solubilità di uno dei componenti della miscela che è più solubile in un solvente rispetto a tutti gli altri, si fa una separazione parziale in cui si ha una distribuzione della miscela iniziale in cui si ha diversa polarità, Una separazione determina sempre una somministrazione di Energia. Se si usa un imbuto separatore in cui si riempie con il solvente estraente e con la miscela si chiude l’imbuto e si agita, agitando si favorisce l’aumento della superficie di interazione tra le due superfici con caratteristiche diverse e aumenta la ripartizione del soluto verso il solvente. Quindi favorisco la RIPARTIZIONE quindi il passaggio da un solvente A ad un solvente B aumentando la superficie di contatto quindi le interazioni con le 2 fasi liquide. I METODI DI SEPRAZIONE SONO MOLTI: Si ha separazione in fase meccanica: separazione sfruttando la differente solubilità dei due liquidi (come nell’imbuto separatore) che ovviamente devono formare due fasi, quindi sono immiscibili tra di loro questi due liquidi perché altrimenti si forma una soluzione, altri processi meccanici: sono precipitazione e filtrazione per sfruttare la solubilità di un composto diverso rispetto ad un altro. Altri tipi sono DISTILLAZIONE, ESTRAZIONE E SCAMBIO IONICO. Si ha CROMATOGRAFIA in cui si va a sfruttare le proprietà chimico fisiche del soluto che ha maggior interazione verso una fase stazionaria verso una fase mobile. Altri sono elettroforesi e frazionamento in campo-flusso. TECNICHE DI ESTRAZIONE: possono essere suddivise in 3 tipologie di estrazione ESTRAZIONE LIQUIDO-SOLIDO: (es: VitC da una compressa), il soluto viene allontanato da una matrice solida e si sfrutta la solubilità di un soluto rispetto al solvente estraendolo. Ad esempio da una compressa si aumenta la superficie di contatto tritandola in una polvere sottile e aggiungo un solvente in cui so che il soluto che voglio analizzare risulta essere solubile, lascio in agitazione per facilitare l’estrazione, avrò alla fine due fasi: un corpo di fondo che è la matrice, e una soluzione in cui è presente il soluto, si filtra e la soluzione verrà poi trattata in seguito si fa un evaporazione per allontanare il solvente e ottenere un residuo solido che è il soluto che voglio analizzare. numero di estrazioni (i) si ottiene una concentrazione di sostanza che rimane nella soluzione acquosa che sarà più bassa rispetto ad unica estrazione. La concentrazione di iodio che rimane IN FASE ACQUOSA è molto più bassa quindi per questo è più efficiente il processo!!! PROCESSI DI ESTRAZIONE IN CONTINUO (K<1) Si può avere una costante di distribuzione più bassa di 1 quindi con un valore più basso di 1 allora la sostanza ha una maggiore attività per l’acqua, quindi si fanno estrazioni in continuo. Questo tipo di estrazione, si impiegano apparecchi di vetro che fanno in modo che la soluzione venga ripetutamente a contatto con porzioni fresche di solvente (a) Solvente Estraente con densità > H2O (estraente più denso) (b) Solvente estraente con densità < H2O (estraente meno denso) Bisogna utilizzare delle apparecchiature in cui ho sostanze affini all’acqua, bisogna utilizzare un’apparecchiatura che presenta riscaldamento quindi si aumenta la temperatura e ho un flusso/circolo continuo all’interno del solvente acquoso che contiene il soluto che voglio estrarre! La fase di solvente estraente come cloroformio è nel pallone scaldo con una piastra e si manda all’ebolizione il solvente organico, il vapore sale e va in un refrigerante in cui si ha continuo di flusso esterno continuo di acqua quindi il vapore condensa quindi ricade ed ha una densità maggiore nell’acqua quindi tende ad attraversare la fase da estrarre quindi quella acquosa tramite particelle andrà ad estrarre le sostanze le quali rimarranno in fondo di un braccio. Questo processo è in continuo finchè non si avrà un aumento e accumulo del solvente estraente su un braccio laterale come un sifone quando raggiunge il livello verrà raccolto il liquido estraente nel pallone. Nel caso di densità più bassa dell’acqua bisogna modificare l’apparecchiatura e la differenza è che il solvente estraente ricade su un tubo di vetro che presenta sulla parte terminale un SETTO POROSO da cui fuoriescono goccioline di solvente organico le quali estraggono le sostanze dal solvente da estrarre quindi il solvente acquoso con il soluto, ma il solvente estraente essendo meno denso tenderà a risalire e formare una fase al di sopra della solvente acquoso fino a quando non raggiunge un livello e poi sarà tutto il liquido reintrodotto all’interno del pallone. Questi sono estrattori LIQUIDO-LIQUIDO PROCESSO DI ESTRAZIONE IN CONTINUO (K<1) ESTRATTORE SOXHLET: estrattore solido-liquido in questo caso si utilizza un apparecchio in cui si vuole andare a estrarre con un liquido da un solido, è un apparecchio che viene utilizzato molto in fitochimica, per l’estrazione di principi attivi naturali (botanicals). •Estrazione solido-liquido (lisciviazione) un soluto dispersoin matrice solida inerte viene estratto mediante solvente liquido inerte. •Ampiamente utilizzata per separare i costituenti da matrici solide di tipo alimentare, vegetale o animale, mediante l’utilizzo di opportuni solventi. •Fenomeni che si verificano nella estrazione solido- liquido: 1. diffusione del solvente alla superficie del solido 2. il solvente penetra nel solido bagnando tutte le microporosità (fase imbibente continua); 3. il soluto disperso nel solido si scioglie nel solvente (soluzione relativamente concentrata in soluto). L’estrattore di soxhlet, una volta diminuita la superficie di contatto (sminuzzato) del solido, permette di prendere il solido e metterlo dentro un ditale come una carta filtro che consente al solvente organico di poter entrare dentro la matrice solida e quindi si può avere un processo estraente efficiente quindi il solvente da scegliere deve a bagnare tutte le porosità nella matrice organica e inoltre deve essere affine al soluto che voglio estrarre in modo da solubilizzare le sostanze delle matrici. Il processo è dato da un solvente organico scaldato il canale è laterale (sx) , i vapori vanno in un refrigerante, condensano ricadono sul solido dentro al ditale in cui è presente ad esempio carta da filtro e viene accumulato fino a quando non si ha pieno riempimento di un braccio laterale e come un sifone poi viene il tutto rilasciato nel pallone. SINTESI ORGANICA: in questo caso possono essere sfruttati questi processi in modo da sfruttare i gruppi che sono presenti nella molecola organica. Se si vuole recuperare ad esempio un ammina sfrutto la sua basicità ad esempio la faccio reagire con acido cloridrico forma un sale che sarà solubile quindi si può sfruttare la capacità di rimanere in acqua e tutto quello che non è solubile rimarrà nel solvente organica. Quindi l’ammina rimane in acqua e il resto rimane nel solvente organico, per recuperarla si aggiunge una base per liberare il sale d’ammonio e ottenere l’ammina di partenza. Quindi prendo l’ammina di partenza e con una cartina tornasole misuro il ph per verificare se è effettivamente basica e poi uso una base per recuperare la sostanza. Quindi si possono recuperare anche le sostanze acide con lo stesso processo e proprietà. Processi di Estrazione •Ottimizzazione processo di estrazione:•Utilizzare piccoli volumi di solvente anziché effettuare un’unica estrazione con grande volume; •Il solvente estraente non deve reagire in modo irreversibile con i componenti la miscela •Il solvente deve essere immiscibile con la soluzione da estrarre•Il solvente deve essere facilmente allontanabile dal materiale estratto; •Problemi sperimentali: Emulsioni (estrazioni in discontinuo) •Formazione di miscele in cui uno dei due liquidi è disperso nell’altro in forma di minute goccioline •Cause principali: presenza di impurezze viscose o tensioattive •- Aggiunta di NaCl saturo•- Filtrazione sottovuoto •Per eliminare la quantità di acqua alla fine di un processo di estrazione da una soluzione organica si utilizzano gli agenti essiccanti