IMBUTO SEPARATORE: CARATTERISTICHE, A COSA SERVE ED ESEMPI - CHIMICA - 2024

L' imbuto, la pera o la fiala separatrice sono una vetreria utilizzata nelle estrazioni e separazioni di liquidi. Si riconosce per la sua particolare forma a cono rovesciato. Nei laboratori poggia su anelli di ferro fissati al supporto universale.

Trattandosi di un imbuto separatore, per definizione deve poter permettere la separazione per effetto della gravità e senza che il resto della miscela venga dilavato. Per ottenere ciò, necessariamente (di solito) deve esserci un sistema bifase liquido; vale a dire quello formato da due liquidi immiscibili e di diversa densità.

Imbuto separatore con sistema bifasico giallo. Fonte: Markdegeus tramite Wikipedia.

Ad esempio, nell'immagine sopra è presente un imbuto separatore sorretto da un anello in ferro i cui bordi sono ricoperti da una gomma. Al suo interno contiene una miscela bifasica di due liquidi gialli; sebbene il colore sia più intenso nella fase inferiore rispetto a quella della fase superiore.

Grazie a questo imbuto è possibile estrarre alcuni soluti o analiti da campioni d'acqua, o dalle soluzioni di campioni di interesse (terreni, ceneri, masse vegetali, combustibili, ecc.). Allo stesso modo, serve a spiegare il concetto di distribuzione del soluto tra l'interfaccia formata tra due solventi immiscibili.

Separazione delle caratteristiche dell'imbuto

La sola immagine sopra mostra le caratteristiche più importanti dell'imbuto separatore. Si noti che il volume della miscela liquida è molto inferiore alla capacità dell'imbuto. Infatti, è sempre consigliabile che le estrazioni non coprano volumi superiori alla metà del volume totale dell'imbuto.

Ripercorrendo più in dettaglio l'imbuto, in basso abbiamo il rubinetto (filo bluastro), che fa cadere il liquido attraverso il collo di vetro. In alto, abbiamo l'imboccatura dell'imbuto sigillata da un tappo di plastica; tuttavia, il tappo può anche essere di vetro con una guarnizione molata.

Sia il rubinetto che il tappo possono essere ingrassati per garantire il corretto funzionamento. La chiave deve girare senza troppe difficoltà e inoltre fare in modo che quando è chiusa non permetta il passaggio del liquido inferiore. Nel frattempo, il tappo deve sigillare ermeticamente, abbastanza bene in modo che quando si agita l'imbuto, il liquido non fuoriesca dall'alto.

Il vantaggio dell'anello di ferro ricoperto da una gomma è che impedisce di graffiare il vetro dell'imbuto quando lo si tiene.

Cosa serve?

L'imbuto separatore viene utilizzato in linea di principio solo per due scopi: estrarre soluti dai campioni senza trasportare altri soluti indesiderati o direttamente per separare liquidi immiscibili.

La metodologia di entrambi i processi è di per sé la stessa: una miscela liquida, precedentemente ottenuta dal campione, viene posta all'interno dell'imbuto separatore e vengono aggiunti uno o due solventi. Questo per creare un sistema bifase facilmente separabile.

Quindi, separando i due liquidi, e sapendo che il nostro soluto o analita è più solubile in una delle due fasi (inferiore o superiore), uno viene raccolto mentre l'altro viene scartato. La fase inferiore ha una densità maggiore, quindi viene estratta aprendo il rubinetto; mentre la fase superiore si ottiene attraverso l'imboccatura dell'imbuto rimuovendo il tappo.

Successivamente, con la fase di interesse, si prelevano aliquote per eseguire analisi cromatografiche o spettroscopiche, acidificazioni, reazioni di precipitazione, oppure si sottopone semplicemente a riscaldamento per far evaporare il solvente e recuperare il solido residuo: il soluto (impuro).

Come usare

Scuotendo l'imbuto

Mentre la metodologia esatta varia a seconda dell'analisi, del campione, del tipo di analita e dei solventi utilizzati, il modo in cui viene utilizzato l'imbuto separatore è quasi sempre lo stesso.

Mantenendo l'imbuto accuratamente incuneato nell'anello di ferro, e assicurandosi che il rubinetto sia chiuso, procedere al riempimento con la miscela a cui sono stati aggiunti i solventi di estrazione. Viene coperto e agitato per garantire che il soluto nella miscela interagisca con il solvente che si vuole decantare successivamente.

Durante l'agitazione, che di solito viene eseguita all'interno di una cappa e inclinando ripetutamente l'imbuto lontano dal corpo, è importante aprire il rubinetto per consentire il rilascio della pressione del vapore interno.

Questa pressione di vapore è in parte dovuta al fatto che le estrazioni vengono solitamente effettuate con solventi molto volatili, quindi le alte pressioni dei loro vapori possono far scoppiare il vetro dell'imbuto e ferire chi lo maneggia.

Fase di estrazione

L'imbuto viene lasciato riposare finché non compaiono due fasi ben definite. Se siamo interessati alla fase inferiore, apriamo il rubinetto e lo raccogliamo in un contenitore. Aggiungiamo altro solvente all'imbuto e ripetiamo le agitazioni per poi estrarre di nuovo. In questo modo ci assicuriamo che venga estratta la maggior quantità di soluto.

Nel frattempo, se siamo interessati alla fase superiore, scartiamo la fase inferiore aprendo il rubinetto, e la fase superiore viene decantata attraverso l'imboccatura dell'imbuto. La fase inferiore viene restituita all'imbuto e viene aggiunto di nuovo più solvente per ripetere diverse estrazioni.

In breve: mescolare, rilasciare la pressione del vapore, lasciar riposare e decantare. Nella fase di interesse avremo il soluto che è stato estratto dal campione. Si consiglia di effettuare più estrazioni con un basso volume di solvente.

Il video seguente mostra un esperimento che utilizza un imbuto separatore:

Esempi di utilizzo

Di seguito verranno riportati alcuni esempi generali di utilizzo dell'imbuto separatore:

-Estrazioni di composti organici disciolti in acqua mediante aggiunta di solventi organici e apolari, che è di grande rilevanza per valutare la qualità dell'acqua o rilevare una fonte di contaminazione

-Estrazioni di analiti da materiali vegetali finemente macinati, in modo che alcuni siano più solubili nella fase superiore e altri nella fase inferiore.

-Separare due liquidi immiscibili in quantità sufficiente in modo da definire due fasi, aggiungendo anche una specie per destabilizzare le emulsioni formate

-Estrazioni acquose di iodio con diclorometano, essendo questa una delle pratiche più comuni nei laboratori didattici

-Estrazioni di essenze o oli per rimuovere contemporaneamente il loro contenuto di sali e altri composti solubili nella fase acquosa (che di solito è la fase inferiore per la sua maggiore densità)

Riferimenti

1. Imbuto separatore: preparazione all'uso dell'imbuto separatore. Recupero da: dept.harpercollege.edu
2. Elsevier BV (2020). Imbuto separatore. ScienceDirect. Estratto da: sciencedirect.com
3. K. Gable. (2020). Utilizzo di un imbuto separatore. Oregon State University. Estratto da: sites.science.oregonstate.edu
4. Wikipedia. (2020). Imbuto separatore. Estratto da: en.wikipedia.org
5. Yuraima Register. (2018). Imbuto separatore. Estratto da: iquimicas.com