La extracción es uno de los procedimientos de mayor utilidad para separar los componentes de una mezcla, tanto en el laboratorio como en la industria. Es por ello muy importante que los alumnos conozcan los principios fisicoquímicos involucrados en este proceso, y desarrollen criterios y habilidades necesarias para llevarlo a cabo eficazmente.
Existen diversas metodologías y prácticas para la enseñanza de conceptos tales como: la partición de un soluto entre dos solventes inmiscibles,
El soluto escogido para realizar las actividades propuestas es el rojo de metilo, ya que cumple con dos requisitos esenciales: es un indicador ácido base y es extraído por éter de petróleo formando también una solución coloreada. Este compuesto cambia de color debido a la variación de la relación de especies ácido/base, lo cual tiene efecto en
Formas resonantes del Rojo de Metilo, HMR. La base conjugada de HMR se indica como MR-
La especie HMR es soluble en éter de petróleo, en tanto que la especie MR- no lo es. Si se pone en contacto una solución de rojo de metilo en éter de petróleo con una solución acuosa de pH menor a 4,2, la especie HMR permanece mayoritariamente en fase orgánica. Si la solución acuosa tiene pH mayor a 6,2 el indicador se encontrará mayoritariamente en fase acuosa dado que predomina la especie MR-.
Metodología
El desarrollo de la actividad puede plantearse a través de un análisis cualitativo mediante la comparación del color de las soluciones, un análisis cuantitativo empleando un espectrofotómetro UV-Vis, o a través de ambos, dependiendo de la profundidad del análisis requerido. Si se opta por el enfoque cuantitativo, este experimento permite determinar los valores de D y KD del rojo de metilo entre agua y éter de petróleo (60:80), así como también su constante de Disociación Ácida (Ka).
Determinación de D, KD y Ka
El valor de D puede determinarse a través de la medición de las absorbancias de la fase orgánica; Abs inicial
Por otra parte, teniendo en cuenta la siguiente ecuación:
y considerando su recíproca:
se obtiene la siguiente ecuación lineal:
Luego, a partir del gráfico
Procedimiento experimental
A. Colocar en la cubeta de vidrio una alícuota de solución de rojo de metilo en éter de petróleo y medir la absorbancia a la longitud de onda a la cual absorbe la especie HMR: 452 nm
B. Preparar soluciones de pH comprendido entre 3,0 y
C. Agregar a cada tubo 4,0 mL de la solución de rojo de metilo preparada en éter de petróleo (~5,0 10-5 M). Agitar la mezcla y dejar reposar.
D. Trasvasar cada fase orgánica (la fase superior) a una cubeta de vidrio y medir la absorbancia de cada una de ellas a 452 nm.
E. Con los datos así obtenidos calcular el valor de D y graficar
Resultados y conclusiones
Esta propuesta, la cual puede llevarse a cabo en un término de dos horas en un laboratorio de química, está diseñada para que los alumnos puedan observar fácilmente los cambios producidos en la coloración de ambas fases. De esta forma, gracias al impacto visual logrado, brinda la oportunidad de introducir y explicar los conceptos fisicoquímicos involucrados en el proceso de extracción y la influencia de la variación del pH sobre el mismo.
Posteriormente, mediante el tratamiento de los valores de D obtenidos experimentalmente a distintos pH, se pueden determinar los valores de KD y Ka para rojo de metilo, a partir de los cuales es posible inferir el intervalo de pH en el cual es óptimo realizar la extracción.
Bibliografía
- T.L Brown; H.E LeMay Jr. “Química la Ciencia Central” 5ta Edición P. Hall
- D.A. Skoog and D.M. West “Química Analítica” 4ta Edición Mc Graw Hill
R.A. Day and A.L Underwood “Química Analítica” Editorial Pearson Prentice Hall, 1999.