Manual de Sobrevivência no Laboratório de Química Orgânica: Guia de Técnicas para o Aluno
Capítulo 35 Teoria da Extração
“Diversas extrações pequenas são melhores do que uma extração grande.” Indubitavelmente, você já ouviu isso muitas vezes, mas agora vou tentar mostrar que se trata de uma verdade.
Como exemplo, digamos que você tem uma solução aquosa de ácido oxálico e precisa isolá-la da água fazendo uma extração. Em seu manual, você vê algumas solubilidades do ácido oxálico: 9,5 g/100 g em água; 23,7 g/100 g em etanol; 16,9 g/100 g em éter dietílico. Com base nas solubilidades, você decide extrair em etanol o ácido contido na água, esquecendo-se por um momento de que o etanol é solúvel em água e que você deve ter dois líquidos insolúveis para realizar uma extração. Aborrecido, você se esquece do etanol e escolhe o éter dietílico.
A partir dos dados de solubilidade anteriores podemos calcular o coeficiente de distribuição, também chamado de coeficiente de partição, do ácido oxálico na extração água-éter. Esse coeficiente (um número) é simplesmente a razão entre as solubilidades do composto que você deseja extrair nas duas camadas. Nesse caso,
que leva a 16,9/9,5, ou 1,779.
Imagine que você tenha 40 g de ácido oxálico em 1000 mL de água e coloca essa solução em contato com 1000 mL de éter. O ácido oxálico distribui-se entre as duas camadas. Quanto fica em cada camada? Bem, se fizermos x g igual à quantidade que fica na água, 1,779x do ácido tem de se deslocar para o éter. E assim
Massa do ácido oxálico em éter = (1000 mL)(1,779x /mL) = 1779x g
Massa do ácido oxálico em água = (1000 mL)(x g/mL) = 1000x g
A massa total do ácido é 40 g (particionados entre as duas camadas) e
2779x g = 40 g
x = 0,0144
e
Massa do ácido oxálico em éter = 1779(0,0144) g = 25,6 g
Massa do ácido oxálico em água 5 1000(0,0144) = 14,4 g
Agora, vamos iniciar com os mesmos 40 g de ácido oxálico em 1000 mL de água, mas dessa vez faremos três extrações com 300 mL de éter. A primeira parcela de 300 mL é adicionada, e
Massa do ácido oxálico em éter = (300 mL)(1,779x g/mL) = 533,7x g
Massa do ácido oxálico em água = (1000 mL)(x g/mL) = 1000x g
A massa total do ácido é 40 g (agora particionados entre as duas camadas) e
1533,7x g = 40 g
x = 0,026 1
assim,
Massa do ácido oxálico em éter = 533,7(0,0261) g = 13,9 g Massa do ácido oxálico em água = 1000(0,0261) g = 26,1 g
A camada de éter é removida, e a segunda porção de 300 mL de éter fresco é adicionada, e
Massa do ácido oxálico em éter = (300 mL)(1,779x g/mL) = 533,7x g
Massa do ácido oxálico em água = (1000 mL)(x g/mL) = 1000x g
Porém, agora, começamos com 26,1 g do ácido em água (particionados entre as duas camadas) e
1533,7x g = 26,1 g
x = 0,0170
assim,
Massa do ácido oxálico em éter = 533,7(0,0170) g = 9,1 g
Massa do ácido oxálico em água = 1000(0,0170) g = 17,0 g
Novamente, a camada de éter é removida, e a terceira porção de 300 mL de éter fresco é adicionada, e
Massa do ácido oxálico em éter = (300 mL)(1,779x g/mL) = 533,7x g
Massa do ácido oxálico em água = (1000 mL)(x g/mL) = 1000x g
Mas agora começamos com 17,0 g de ácido em água (particionados entre as duas camadas), e
1533,7x g = 17,0 g
x = 0,011
assim,
Massa do ácido oxálico em éter = 533,7(0,011) g = 5,87 g Massa do ácido oxálico em água = 1000(0,011) g = 11,0 g
(A soma não é igual a 17,0 g, pois os números foram arredondados um pouquinho.)
Vamos consolidar o que temos. Primeiramente, 13,9 g, então 9,1 g, e finalmente 5,87 g de ácido oxálico, para um total de 28,9 g (72,3%) de ácido extraídos em 900 mL de éter. OK, não está longe dos 25,6 g (64%) extraídos de uma vez em 1000 mL de éter. Isso é porque o coeficiente de distribuição é muito baixo. Mas é mais. Isso é porque diversas pequenas extrações são melhores que uma extração grande.
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James W. Zubrick
