Ekstraksi asam-basa

Ekstraksi asam basa adalah ekstraksi yang menggunakan reagen atau reaktan atau larutan indikator larutan asam basa dalam melakukan pemisahan suatu campuran senyawa. Larutan asam akan mengikat senyawa dalam sampel dan membentuk fasa asam begitu juga dengan larutan basa akan mengikat senyawa pada sampel dan membentuk fasa basa. Senyawa yang tidak terikat atau bereaksi dengan larutan asam dan larutan basa, akan membentuk fasa sendiri yang disebut fasa netral atau fasa organik. Setelah semua fasa telah terbentuk, maka pada fasa asam akan ditambahkan larutan basa dan sebaliknya, pada fasa basa akan ditambahkan larutan asam. Langkah ini dilakukan untuk menetralkan masing-masing fasa sehingga terbentuk suspensi senyawa seperti semula dalam bentuk endapan (garam).

Ekstraksi asam basa digunakan dalam pemisahan senyawa organik satu sama lain dengan masing-masing sifat asam basanya. Metode ini memiliki asumsi bahwa sebagian besar senyawa organik lebih mudah larut dalam pelarut organik daripada di dalam pelarut air. Akan tetapi, apabila senyawa dibuat ionik, senyawa organik akan lebih mudah larut di dalam air daripada di dalam pelarut organik. Senyawa tersebut dapat lebih mudah dibentuk menjadi ion baik dengan menambahkan proton (ion H+) dan membuat senyawa menjadi ion positif atau dengan menghilangkan proton (ion H+) dan senyawa menjadi ion negatif.

Ekstraksi asam basa menggunakan prinsip ekstraksi cair-cair yang didasarkan pada dua solven yang tidak saling bercampur atau tidak homogen seperti eter, kloroform, karbontetra klorida, dan karbon disulfid.

Dalam ekstraksi asam basa organik, senyawa organik memiliki gugus fungsi yang bersifat asam atau basa dapat mengalami disosiasi atau protonasi dalam larutan air sesuai pH larutan sehingga ekstraksi asam basa organik dapat dioptimalkan dengan pengaturan pH. Semakin tinggi pH suatu larutan, maka senyawa asam yang tidak berbentuk ion akan lebih mudah terionisasi sempurna sehingga tidak ada yang terekstrasi ke dalam pelarut nonpolar dan sebaliknya.

Ekstraksi cair-cair

Ekstraksi cair-cair (ekstraksi solvent) adalah pemisahan fasa cair dengan memanfaatkan perbedaan kelarutan antara zat terlarut dengan zat pelarut (solvent). Metode aplikasi ekstraksi ini terbagi menjadi dua yaitu aplikasi langsung dengan operasi pemisahan lain dan aplikasi yang tidak mungkin dilakukan dengan operasi pemisahan lain.

Metode ekstraksi cair-cair dapat digunakan pada beberapa hal yang preparatif, pemurnian, dan memperkaya pemisahan serta analisis pada semua skala kerja.

Pada ekstraksi cair-cair, salah satu senyawa dalam suatu campuran dipisahkan dengan menggunakan bantuan pelarut. Metode ini dapat digunakan pada industri vitamin, antibiotik, bahan-bahan penyedap, minyak bumi dan logam serta dapat digunakan dalam pembersihan air limbah dan larutan ekstrak hasil ekstraksi padat-cair. Metode ini dipilih dengan pertimbangan pemisahan campuran dengan cara distilasi tidak dapat dilakukan dengan berbagai alasan. Ekstraksi cair-cair memiliki dua tahapan utama yaitu pencampuran bahan ekstraksi dengan pelarut dan pemisahan kedua fasa cair.

Pencampuran antara senyawa yang akan diekstrak dengan pelarut menghasilkan perpindahan massa di mana ekstrak meninggalkan pelarut awal pada senyawa campuran dan masuk ke dalam pelarut media ekstraksi. Syarat dari metode ini adalah bahan yang akan dipisahkan dari senyawa ekstraksi tidak saling melarutkan dengan pelarut media ekstraksi. Bidang kontak antara bahan dan media ektraksi diusahakan seluas mungkin agar perpindahan massa yang terjadi dapat optimal.

Syarat

Dalam memilik pelarut organik dalam ekstraksi cair-cair, syarat yang harus terpenuhi adalah sebagai berikut:

1. Pelarut memiliki kelarutan yang rendah dalam solven air dengan nilai kelarutan < 10
2. Pelarut dapat menguap atau memiliki titik didih rendah sehingga mudah dihilangkan dalam campuran setelah ekstraksi dilakukan
3. Pelarut memiliki kemurnian yang tinggi dengan tujuan meminimalisir adanya pengotor yang mengontaminasi sampel percobaan

Persamaan

Persamaan yang digunakan dalam ekstraksi cair-cair untuk menyatakan jumlah zat tersisa dalam fasa cair adalah sebagai berikut :

$[A_{a}q]=[A_{a}q]_{0}{\operatorname {V} \!_{a}q \over \operatorname {V_{org}} \!*K_{D}+V_{a}q}$

dengan,

$[A_{aq}]$ = Jumlah zat terlarut dalam fase cair setelah n kali ekstraksi

$[A_{aq}]_{0}$ = Jumlah zat terlarut dalam fase air mula-mula

$V_{aq}$ = Volume pelarut air yang dipakai

$V_{org}$ = Volume pelarut organik yang dipakai

$K_{D}$ = Tetapan distribusi

$[K_{D}]={\operatorname {[X]_{1}} \! \over \operatorname {[X]_{2}} \!}$

Hubungan D dengan KD

Hubungan antara perbandingan distribusi dengan tetapan distribusi dapat dapat digambarkan sebagai berikut :

misal pada reaksi seperti di bawah ini,

${\ce {HBz <=> H^+ + Bz^-}}$

maka hubungan antara D dan KD nya adalah sebagai berikut :

$D={[HBz]_{o} \over [HBz]_{a}+[Bz^{-}]_{a}}$

$Ka={[H^{+}]_{a}[Bz^{-}]_{a} \over [HBz]_{a}}$

$[Bz^{-}]_{a}={Ka[HBz]_{a} \over [H^{+}]_{a}}$

$KD={[HBz]_{o} \over [HBz]_{a}}$

$D={KD[HBz]_{a} \over [HBz]_{a}+{Ka[HBz]_{a} \over H^{+}}}$

$D={KD \over 1+{Ka \over [H^{+}]_{a}}}$

Cara kerja

Cara kerja dari ekstraksi asam basa adalah apabila terdapat campuran antara senyawa yang netral (tidak bereaksi dengan asam ataupun basa) dan senyawa yang basa (bereaksi dengan asam dengan cara mengambil proton). Proton dapat ditambahkan melalui reaksi dengan larutan yang memiliki asam kuat. Contoh dari percobaan ini adalah penambahan larutan HCl dengan larutan eter dari basa organik dan netral organik kemudian digojog. Proton dari HCl akan ditransfer ke senyawa basa dan tidak transfer ke senyawa netral. Senyawa murni dalam larutan kemudian akan menjadi lebih ionik dan lebih mudah larut dalam air.

Dalam campuran eter dan air, air akan berada pada dasar wadah (dengan berbagai campuran organik di dalamnya) dikarenakan air memiliki massa jenis yang lebih rendah jika dibandingkan dengan eter. Senyawa eter yang berada pada sisi atas wadah hanya akan mengandung senyawa netral dan tidak mengandung senyawa basa. Senyawa netral pada senyawa eter kemudian dapat dipisahkan dengan menguapkan eter. Setelah eter diuapkan, senyawa netral akan muncul akan tetapi bercampur juga dengan air. Untuk menghilangkan air, zat pengering dapat ditambahkan seperti magnesium sulfat atau natrium sulfat. Setelah air dapat dihilangkan, hanya akan tersisa senyawa netral pada eter.

Eter kemudian diuapkan dan tersisa senyawa murni dan netral. Senyawa murni tersebut terjebak di dalam air dan beralih menjadi ion. Untuk mendapatkan senyawa asli dalam bentuk murni, proton dalam senyawa diambil dengan menambahkan basa mineral, seperti natrium hidroksida. Basa ini akan menghilangkan proton dan meninggalkan senyawa organik yang asli. Senyawa organik akan kembali pada lapisan eter dikarenakan tidak lagi memiliki muatan sehingga tidak larut dalam air.

Dalam kasus lain, campuran senyawa organik asam dan senyawa netral akan ditambahkan basa mineral dengan fungsi mengambil proton dari senyawa asam. Basa mineral yang digunakan dapat berbentuk NaOH atau NaHCO3. Senyawa asam akan menjadi ion dan larut dalam air ketika proton telah terambil senyawa basa dan meninggalkan senyawa netral. Untuk mendapatkan senyawa yang dipisahkan kembali, asam kuat seperti asam klorida ditambahkan dengan tujuan mengembalikan proton yang hilang. Kemudian seperti kasus sebelumnya, lapisan eter diuapkan untuk mendapatkan senyawa murni.