4.3: Usos de la Extracción

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Existen varias razones para utilizar la extracción en el laboratorio de química. Es un método principal para aislar compuestos a partir de materiales vegetales. La extracción mueve los compuestos de un líquido a otro, para que puedan manipularse o concentrarse más fácilmente. También permite la eliminación selectiva de componentes en una mezcla.

Extracción de compuestos naturales

Las hojas de frutos y plantas están compuestas principalmente por celulosa y agua, pero también contienen “aceites esenciales”. una mezcla grasosa de compuestos que capturan la “esencia” del olor y sabor del material vegetal. El aceite de naranja es aproximadamente\(95\%\) limoneno (Figura 4.3b), y debido a su estructura no polar, puede extraerse de su corteza en un disolvente orgánico como hexanos o diclorometano (Figura 4.3a). Luego, el aceite se puede concentrar y usar para dar sabor o aroma a alimentos, suministros de limpieza y velas.

Dos imágenes etiquetadas A y B. A es una naranja con un vial de corteza de naranja suspendido en una solución transparente, diclorometano, junto a ella. B es el espectro de cromatografía de gases del aceite naranja.

Figura 4.3: a) corteza de naranja extraída en diclorometano, b) Espectro GC de aceite de naranja.

En el laboratorio de química, los aceites esenciales a menudo se extraen de su fuente usando solventes y se analizan mediante cromatografía de gases o espectroscopía.

Transferencia de compuestos a partir de capas

Otro método para extraer aceites esenciales de materiales vegetales fragantes es a través de la destilación al vapor (Figura 4.4b). Este proceso a menudo da como resultado los compuestos de olor encantador suspendidos en el destilado acuoso (Figura 4.4c). Para concentrar el aceite, la suspensión acuosa a menudo se extrae con un disolvente orgánico de bajo punto de ebullición (Figura 4.4d), que luego se puede eliminar fácilmente del aceite.

Cuatro imágenes etiquetadas A, B, C y D. A: pila de clavos enteros. B: clavo en líquido hirviendo calentado en un aparato de destilación. C: primer plano del destilado, un líquido blanquecino y calcáreo. D: embudo separador con destilado de clavo calcáreo en la parte inferior y capa de aceite transparente en la parte superior.
Figura 4.4: a) Clavos enteros, b) Destilación al vapor de clavo, c) Destilado lechoso compuesto de aceite y agua, d) Usando extracción para separar el aceite del agua.

Eliminación selectiva de componentes

Cuando se realiza un experimento que sintetiza un producto químico, una reacción a menudo se completa cada vez que se deja de agitar o calentar. Y sin embargo, ¡siempre hay más pasos en el procedimiento! Lo que comúnmente sucede directamente después es "elaborar" la reacción de alguna manera. Un tratamiento se refiere a métodos destinados a aislar el producto de la mezcla de reacción, y a menudo comienza usando un embudo de separación y extracciones.

Primer plano de la cámara de ebullición del aparato de destilación con un fluido transparente en su interior. — Figura 4.5: Reacción para elaborar acetato de isopentil.

Por ejemplo, imagínese que el ácido acético y el isopentanol se han calentado en presencia de un catalizador ácido durante una hora (Figura 4.5) para elaborar acetato de isopentil, un éster que huele a plátanos (ver esquema de reacción en la Figura 4.6). Después del periodo de tiempo de una hora, desafortunadamente no solo está el éster que huele a plátano en el matraz. El matraz también contendrá subproductos (el agua en este caso), materiales de partida sobrantes si la reacción es incompleta, así como cualquier catalizador utilizado (\(\ce{H_2SO_4}\)en este caso). En este ejemplo, podría haber cinco compuestos en el matraz de reacción después de que cesara el calentamiento (Figura 4.7)!

Reacción química: el ácido acético más isopentanol reaccionan en presencia de ácido sulfúrico para formar acetato de isopentil más agua. — Figura 4.6: Esquema de reacción para producir acetato de isopentil.

Al “trabajar” esta reacción, la mezcla resultante a menudo se vierte en un embudo separador junto con algo de agua y disolvente orgánico. Esto produce dos capas en el embudo separador: una capa acuosa y una capa orgánica.

Después de agitar esta mezcla heterogénea, los compuestos se distribuyen en base a su solubilidad. Los compuestos que tienen alta solubilidad en agua favorecen la capa acuosa mientras que los compuestos menos polares favorecen la capa orgánica. En este ejemplo, el catalizador ácido y el ácido carboxílico residual o el alcohol probablemente serían arrastrados a la capa de agua. El éster tendría una mayor afinidad por la capa orgánica que la capa acuosa, provocando que se aisle de los demás componentes en la mezcla de reacción (Figura 4.7).

Diagrama de extracción. Etapa uno: productos y reactivos de reacción previa flotando en una capa líquida. Etapa 2: nueva capa líquida añadida en la parte superior con acetato de isopentil. Todas las demás moléculas permanecen en la capa inferior. — Figura 4.7: Extracción con agua y un disolvente orgánico para aislar acetato de isopentil de la mezcla de reacción.

En este ejemplo, es posible que pequeñas cantidades de alcohol también se introduzcan en la capa orgánica, pero probablemente podrían eliminarse con un "lavado"” con agua. “En un lavado, el compuesto deseado (por ejemplo, el acetato de isopentil) permanece en su capa actual del embudo de separación (en este ejemplo la capa orgánica), y los compuestos no deseados se eliminan, o se “" lavan "” en otra capa (por ejemplo, la capa acuosa).” Un lavado es diferente a una extracción, ya que en una extracción el compuesto deseado se mueve desde su ubicación actual (es decir, se mueve de una capa acuosa a una capa orgánica), mientras que en el lavado el compuesto deseado permanece en su capa actual.