QUI346 MÉTODOS DE SEPARAÇÃO CROMATOGRAFIA. Conceitos Prévios. Extração L-L. 14/06/2016 Mauricio X. Coutrim

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1 QUI346 MÉTODOS DE SEPARAÇÃO CROMATOGRAFIA Conceitos Prévios Extração L-L 14/06/2016 Mauricio X. Coutrim

2 CROMATOGRAFIA Princípio CROMATOGRAFIA É UMA TÉCNICA DE SEPARAÇÃO (com diversos mecanismos) Definição: Separação dos componentes de uma mistura através da distribuição destes entre duas fases uma estacionária e uma móvel.

3 EQUILÍBRIO QUÍMICO EQUILÍBRIO QUÍMICO HOMOGÊNIO E HETEROGÊNIO Equilíbrio Homogêneo: quando os constituintes do sistema se encontram na mesma fase, exemplo: 2CrO 4 2- (aq) + 2H + (aq) Cr 2 O 7 2- (aq) + H 2 O (l) ou 3H 2(g) + N 2(g) 2NH 3(g) Equilíbrio Heterogêneo: quando os constituem do sistema se encontram em fases diferentes, exemplo: CuSO 4.5H 2 O (s) + água Cu 2 + (aq) + SO 4 2- (aq) + 5H 2 O (l) ou CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g) Equilíbrio entre fases: quando um mesmo constituinte se encontra em duas diferentes fases do mesmo sistema, exemplo: C 6 H 5 COOH (aquoso) C 6 H 5 COOH (CCl4) ou Fe(Ditizona) (aq) Fe(Ditiz) (C2H5OC2H5)

4 EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO (ELL) O termo extração (arrancar) utilizado nos processos de separação geralmente está ligado à extração de um analito presente em uma matriz líquida pela sua afinidade por determinado solvente. Extração de um analito da água para o clorofórmio ou vice-versa

5 EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO (ELL) Simples Rápida Princípio: um soluto distribuído entre dois líquidos imiscíveis vantagens S aq S org K d = [S] org / [S] aq Técnica Limpa ELL = Extração Líquido-Líquido K d = Coeficiente (constante) de Distribuição (partição)

6 SISTEMA DE ELL EM ETAPAS Processo descontínuo. Indicado quando existe uma grande diferença de solubilidade do soluto nos dois solventes (valor de K d é grande). Fonte: consultado em 26/03/08

7 SISTEMA DE ELL CONTÍNUO Processo contínuo É útil para quando a diferença de solubilidade do soluto em ambos os solventes não é muito grande (valor de K d é pequeno). Fonte: Linninger, A. Liquid-Liquid Extraction, Senio DesignCHE 396, Akhil Jain, 2000

8 A RAZÃO DE DISTRIBUIÇÃO EXPRESSA MELHOR A PRESENÇA DE UMA ESPÉCIE NO MEIO HBz (aq) HBz (org) HBz (aq) H + (aq) + Bz (aq) Ka = ([H + ] (aq) [Bz ] (aq) ) / [HBz] (aq) D = [HBz] (org) / ([HBz] (aq) + [Bz ] (aq) ) D = K D / {1+( Ka / [H + ] (aq) )} D = Razão de Distribuição * D é a razão das concentrações de todas as espécies de soluto em cada fase

9 EFICIÊNCIA: PERCENTUAL DE ANALITO EXTRAÍDO A fração de soluto extraída é igual à quantidade de soluto (n) na fase orgânica dividida pela quantidade total de soluto. %E = {([S] org. Vol org ) / (([S] org. Vol org ) + ([S] aq. Vol aq ))} x 100% %E = 100 D / {D + (V aq /V org )} Para V aq = V org %E = 100D / (D + 1) Vinte ml de uma solução aquosa de ácido butírico 0,10 mol.l -1 foi agitada com 30 ml de éter etílico. Após a separação das camadas foi determinado por titulação que 0,5 mmol de ácido butírico permanecia na fase aquosa. Qual a razão de distribuição e qual a porcentagem extraída do ácido orgânico? (D = 2,0 e %E = 75,0%) Qual condição é melhor (a eficiência é maior) para esse processo: 1) Extração com uma porção de 30 ml éter? (E = 75,0%) 2) Extração com duas porções de 15 ml? (1ª e 2ª porção E = 60% e total = 84,0%) 3) Extração com três porções de 10 ml? (1ª, 2ª e 3ª porção E = 50% e total = 87,5%) O número de estágios interfere na eficiência da extração?

10 APLICAÇÃO: EXTRAÇÃO DE ÁCIDO BENZÓICO Ácido benzóico (C 6 H 5 COOH) pode ser separado de uma solução aquosa com um solvente orgânico. Cem ml de uma solução aquosa de ácido benzóico 200,0 mg.l -1 foi agitada com 30 ml de clorofórmio. Após a separação das camadas 20 ml do extrato foi titulado com NaOH 1, mol.l -1, gastando 15,50 ml de titulante. Qual a razão de distribuição e qual a porcentagem extraída do ácido orgânico (eficiência da extração)? E qual o valor do coeficiente de distribuição? (adotar p Ka = 4,21) (Resposta: D = 3,71; Kd = 4,92 e %E = 52,7%)

11 APLICAÇÃO: EXTRAÇÃO DE ÁCIDO BENZÓICO E o ácido benzóico (C 6 H 5 COOH) também pode ser separado de uma solução orgânica utilizando água como solvente extrator (O ác. benzóico tem maior afinidade por qual solvente?) O ácido benzóico contido em uma solução com 20,0 mg em 10 ml clorofórmio foi extraído com 90,00 ml de água. Após a extração, 20,00 ml da solução aquosa resultante foi titulada com NaOH 1, mol.l -1, gastando 10,50 ml de titulante. Qual a razão de distribuição e qual a porcentagem extraída do ácido orgânico (eficiência da extração)? E qual o valor do coeficiente de distribuição? (adotar p Ka = 4,21) (Resposta: D = 4,49; Kd = 3,19 e %E = 28,8%)