MÉTODOS DE SEPARAÇÃO QUI346

QUI346
MÉTODOS DE
SEPARAÇÃO
CROMATOGRAFIA
Conceitos Prévios
Extração L-L
14/06/2016
Mauricio X. Coutrim
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.
EQUILÍBRIO QUÍMICO
EQUILÍBRIO QUÍMICO HOMOGÊNIO E HETEROGÊNIO
Equilíbrio Homogêneo: quando os constituintes do sistema se encontram
na mesma fase, exemplo:
2CrO42-(aq) + 2H+(aq)  Cr2O72-(aq) + H2O(l) ou
3H2(g) + N2(g)  2NH3(g)
Equilíbrio Heterogêneo: quando os constituem do sistema se encontram em
fases diferentes, exemplo:
CuSO4.5H2O(s) + água  Cu2+(aq) + SO42-(aq) + 5H2O(l)
ou
CaCO3(s)
 CaO(s) + CO2(g)
Equilíbrio entre fases: quando um mesmo constituinte se encontra em
duas diferentes fases do mesmo sistema, exemplo:
C6H5COOH(aquoso)  C6H5COOH (CCl4)
ou
Fe(Ditizona)(aq) 
Fe(Ditiz)(C2H5OC2H5)
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
EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO (ELL)
Rápida
Simples
vantagens
“Técnica
Limpa”
• Princípio: um soluto
distribuído entre dois
líquidos imiscíveis
• Saq
Sorg
• Kd = [S]org / [S]aq
• Kd = Coeficiente
(constante) de
Distribuição (partição)
ELL = Extração Líquido-Líquido
SISTEMA DE ELL EM ETAPAS
Processo descontínuo.
Indicado quando existe
uma grande diferença de
solubilidade do soluto
nos dois solventes (valor
de Kd é grande).
Fonte: http://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/liquido.html, consultado em 26/03/08
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 Kd é pequeno).
Fonte: Linninger, A. Liquid-Liquid Extraction, Senio DesignCHE 396, Akhil Jain, 2000
A RAZÃO DE DISTRIBUIÇÃO
EXPRESSA MELHOR A PRESENÇA DE UMA ESPÉCIE NO MEIO
HBz (aq)  HBz (org)
HBz (aq)  H+(aq) +
Ka = ([H+] (aq) [Bz¯] (aq)) / [HBz] (aq)
Bz¯ (aq)
D = [HBz] (org) / ([HBz] (aq) + [Bz¯] (aq))
D = KD / {1+( Ka / [H+] (aq))}
D = Razão de Distribuição
* D é a razão das concentrações de todas as
espécies de soluto em cada fase
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 + (Vaq/Vorg)}
Para Vaq = Vorg 
%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?
APLICAÇÃO:
EXTRAÇÃO DE ÁCIDO BENZÓICO
Ácido benzóico (C6H5COOH) 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 1,000.10-3 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 pKa = 4,21)
(Resposta: D = 3,71; Kd = 4,92 e %E = 52,7%)
APLICAÇÃO:
EXTRAÇÃO DE ÁCIDO BENZÓICO
E o ácido benzóico (C6H5COOH) 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 1,000.10-3 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 pKa = 4,21)
(Resposta: D = 4,49; Kd = 3,19 e %E = 28,8%)