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¿Qué es y cómo ocurre la extracción liquido-liquido?

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¿Qué es y cómo ocurre la extracción liquido-liquido?

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La extracción líquido-líquido es una operación unitaria u operación básica, de naturaleza física, cuyo fin es la separación de dos o más componentes de una mezcla líquida mediante la adición de un disolvente en el cual uno o más componentes son preferentemente solubles. La operación de extracción se puede llevar a cabo de dos tipos los cuales son simples y continuos.

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Equipos donde ocurre la extracción liquido-liquido.

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Equipos donde ocurre la extracción liquido-liquido.

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Para efectuar la separación del soluto de una mezcla de alimentación, se hace necesario el contacto de los líquidos insolubles (alimentación y solvente) para llevar a cabo la transferencia de materia. Para lograr dicho contacto se debe utilizar equipos de extracción líquido-líquido, estos equipos los podemos clasificar como sigue:
I.- Equipos de contacto por etapas (mezcladores-sedimentadores)
I.I.- Mezcladores
A.- Recipiente con agitación
B.- Mezcladores de flujo o tubería
I.II.- Sedimentadores
A.- No mecánicos
B.- Mecánicos
C.- Auxiliares del sedimentador
II.- Equipos de contacto continuo (diferencial)
II.I.- Extractores que funcionan por gravedad
A.- Sin piezas móviles que funcionen mecánicamente

B.- Extractores agitados mecánicamente

II.II.- Extractores centrífugos

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La extracción líquido-líquido simple, es la manera de extracción más empleada en los laboratorios químicos, suelen utilizarse siempre que el reparto del compuesto a extraer en el disolvente de extracción es suficientemente favorable. Cuando eso no es así, y la solubilidad del compuesto a extraer en los disolventes de extracción habituales no es muy elevada se suele utilizar otro proceso que implica una extracción continua de la fase inicial con porciones nuevas del disolvente orgánico de extracción. Para evitar usar grandes volúmenes de disolvente de extracción, el proceso se forja en un sistema cerrado en el que el disolvente de extracción se calienta en un matraz y los vapores del disolvente se hacen condensar en un refrigerante colocado sobre un tubo o cámara de extracción que contiene la disolución acuosa a extraer. El disolvente condensado caliente se hace pasar a través de la disolución acuosa, para llegar finalmente, con parte del producto extraído, al matraz inicial, donde el disolvente orgánico se vuelve a vaporizar, repitiendo un nuevo ciclo de extracción, mientras que el producto extraído, no volátil, se va concentrando en el matraz.

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Factores que influyen en la extracción liquido-liquido.

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Factores que influyen en la extracción liquido-liquido.

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Los factores que afectan a la extracción liquido son los siguientes:

Composición de la alimentación, temperatura, presión y velocidad de flujo.

El grado de separación deseado.

Elección del disolvente.

Temperatura y presión de operación.

La formación de emulsiones y espumas.

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La viabilidad de este método depende de la diferencia de solubilidad del compuesto a extraer en dos disolventes diferentes. Cuando se agita un compuesto con dos disolventes inmiscibles, el compuesto se distribuye entre los dos disolventes. Luego de agitar la mezcla de las dos fases se aumenta la superficie de contacto entre ellas y permitir que se dé un equilibrio más rápido del producto a extraer entre las dos fases, lo que ocasiona una transferencia del producto deseado desde la fase acuosa inicial hacia la fase orgánica, en una cantidad tanto mayor, cuanto mayor sea su coeficiente de reparto entre el disolvente orgánico de extracción elegido y el agua. Minutos después de la agitación, las dos fases se vuelven a separar nuevamente, espontáneamente por decantación, por la diferencia de densidades entre ellas, dando como resultado que la fase orgánica que contiene el producto esperado se separara por simple decantación de la fase acuosa conteniendo impurezas.

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Practica

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Aplicación de la extracción liquido-liquido en la industria.

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Aplicación de la extracción liquido-liquido en la industria.

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Las aplicaciones de esta técnica de extracción vienen dadas en algunas categorías: aquellas aplicaciones en que la extracción líquido–líquido es la única técnica apropiada y en la que está en competencia directa con otros métodos de separación.
*PARA SEPARACIONES QUE NO SE PUEDEN EJECUTAR POR OTROS PROCESOS: En una destilación, la fase de vapor se origina del líquido por la adición de calor, en este caso el líquido y el vapor tienen las mismas sustancias; por tal razón son químicamente parecidos. Entonces, las separaciones originadas dependen de las presiones de vapor de las sustancias.  Por ejemplo, no se pueden separar por destilación los hidrocarburos parafínicos y aromáticos de peso molecular similar, ; pero se pueden simplemente separar con la ayuda de solventes (dietilenglicol, dióxido de azufre líquido, etc.). La gran mayoría de productos farmacéuticos se producen en mezclas muy complejas, y es en estos casos que el único método de separación apropiado es la extracción líquido – líquido.
*COMO UN SUSTITUTO DE MÉTODOS QUÍMICOS: Los métodos químicos gastan reactivos y esto conlleva a una eliminación de los subproductos costosa. La extracción líquido – líquido, en la mayoría de los casos no origina gastos químicos o eliminación de subproductos, suele ser menos costosa.

*EN COMPETENCIA CON OTROS MÉTODOS DE SEPARACIÓN: Mediante la destilación y la evaporación se obtienen productos con sustancias puras, debido a que estos métodos de separación son directos. Por otro lado, la extracción líquido – líquido produce nuevas soluciones, a las cuales hay que separarlas a menudo por destilación o evaporación. Por ejemplo, al ácido acético mezclado con agua es complicado separarlo por destilación, pero puede extraerse fácilmente mediante la adición de un disolvente adecuado y posteriormente realizar una destilación al extracto. Finalmente comentaremos los procesos de extracción supercrítica que permiten la recuperación de distintas sustancias como la cafeína, etc. utilizando básicamente el dióxido de carbono supercrítico como disolvente.

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Casillas, E. (2014). Propuesta de una práctica de extracción líquida en una etapa para el laboratorio de introducción a los procesos de separación. [Tesis de pregrado, Instituto Politécnico Nacional]. Repositorio Institucional del Instituto Politécnico Nacional. https://tesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/17336/1/25-1-16726.pdf

Ecured. (2018). Extracción Liquido-Liquido. https://www.ecured.cu/Extracci%C3%B3n_L%C3%ADquido-L%C3%ADquido#Factores_que_afectan_la_extracci.C3.B3n

Edibon. (2017). Extracción Liquido-Liquido. [Informe Practico, Universidad de Cantabria]. https://ocw.unican.es/pluginfile.php/1313/course/section/1617/PL1.pdf

Molina, J. & Pacheco, F. (2015). Diseño y construcción de un extractor líquido líquido para un sistema ternario. [Tesis de pregrado, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo]. Repositorio Digital ESPOCH. http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/4737/1/96T00316%20UDCTFC.pdf

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ejercicio

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Video 01. Extracción Líquido Líquido de una sola etapa