Separazioni di miscele di sostanze organiche

Separazioni di miscele di sostanze organiche

Abbiamo già incontrato gli acidi bicarbossilici. Quelli presenti ad esempio in un vino, sono l’acido succinico, malico e tartarico. Essi concorrono a quella che viene definita acidità non volatile. La presenza delle due funzioni carbossiliche ed in alcuni anche di funzioni ossidriliche rendono queste sostanze particolarmente solubili in H2O. 


Inoltre abbiamo già anche osservato che esistono 2 acidi malici (D e L) in relazione alla configurazione presente sul C-2. Abbiamo anche visto che gli acidi tartarici sono 3 e non 4, come ci si aspetterebbe, per la presenza di una forma meso.

Nella stragrande maggioranza dei casi, le sostanze organiche non sono sufficientemente polari da essere solubili in H2O, ma generalmente esse si solubilizzano in svariati solventi organici, di diversa polarità come il metanolo: CH3OH, il cloroformio: CHCl3, l’acetato di etile, CH3COOCH2CH3, il dietiletere: (C2H5)2O , l’esano: C6H14 etc. 


Tuttavia, la presenza di funzionalità acide o basiche in una molecola organica può consentire un loro facile isolamento da una miscela. Consideriamo ad esempio una miscela di sostanze organiche costituita da un acido, da una base e da una sostanza neutra:

Come ben sappiamo i sali, essendo costituiti da ioni, generalmente sono solubili in acqua. Se dunque sciogliamo la miscela, ad esempio in dietiletere, e alla soluzione ottenuta aggiungiamo, in un imbuto separatore, una soluzione acquosa di NaOH 1 M ed agitiamo tutto il contenuto, si possono osservare 2 fasi, una acquosa più densa contenente il sale sodico dell’acido carbossilico ed una fase eterea, contenente le altre due sostanze. 


Basta separare le fasi e otteniamo cosi la fase acquosa contenente solo il sale sodico del’acido carbossilico.

Per ottenere l’acido in forma indissociata, basta aggiungere un acido forte che converte la base carbossilato in un gruppo carbossilico:





Per isolare le altre sostanze dalla miscela presente in fase organica, basta aggiungere una soluzione acquosa di acido cloridrico 1M, che converte l’ammina nel suo cloridrato, che è solubile in acqua. 


La sostanza neutra è a questo punto l’unica che rimane in fase organica. Infine per recuperare l’ammina dalla fase acquosa basta aggiungere una soluzione 3M di NaOH, e riestrarre in etere.




Può capitare di dover separare due sostanze che presentano le stesse caratteristiche acide, ma di forza differente. 


Ad esempio si abbia una miscela costituita da fenolo e acido benzoico:



Dal confronto dei pKa si nota che il fenolo è molto meno acido dell’acido benzoico di un fattore 10e5. Come possiamo sfruttare questa differenza di acidità per separare queste due sostanze? 


Se in questo caso utilizziamo NaOH salifichiamo entrambi gli acidi, infatti si ha:



I valori delle costanti di equilibrio per queste reazioni sono elevati e quindi le scriviamo con una sola freccia verso destra. 


Proviamo invece ad usare una base più debole, per esempio una soluzione acquosa contenente lo ione HCO3-, che è una base debole ed è coniugata all’acido carbonio secondo l’equilibrio: 


H2CO3 + H20 = HCO3- + H3O+ con un Ka1 = 10-7




Si trova facilmente che la reazione dello ione bicarbonato con l’acido carbossilico è praticamente completa (K = 10e2), mentre quella con il fenolo non avviene in maniera significativa (K = 10-3).


Cromatografia: le miscele di sostanze organiche che non contengono gruppi funzionali auto-ionizzabili possono essere separate nei loro componenti applicando della tecniche conosciute come cromatografiche. In pratica si sfrutta la polarità delle molecole e i diversi equilibri di ripartizione che si instaurano quando esse vengono lasciate adsorbite su di una fase stazionaria ed eluite con un solvente.


Di seguito è mostrata una Thin Layer Chromatography che mostra una separazione di una miscela di sostanze adsorbite su di una lastrina di silice ed eluite con un solvente poco polare. Si osserva che le sostanze si separano percorrendo distanze diverse sulla TLC. Questa indicazione è di solito sufficiente perché una miscela possa essere separate nei singoli componenti.