Tecniche di separazione

Un analita può essere separato da altre specie se si verificano differenze significative almeno in una proprietà fisica e pertanto le tecniche di separazione possono  essere classificate come segue:

Classificazione delle tecniche di separazione

Base della separazione

Tecnica di separazione

Dimensioni FiltrazioneDialisiCromatografia di esclusione
Massa o densità Centrifugazione
Formazione di complessi Mascheramento
Cambiamento di stato fisico DistillazioneSublimazioneCristallizzazione
Cambiamento di stato chimico PrecipitazioneElettrodeposizioneVolatilizzazione
Partizione tra fasi EstrazioneCromatografia

 

Verrà qui esaminata la proprietà fisica più semplice che può essere sfruttata in una separazione ovvero la massa. Per ottenere la separazione si fa uso di un mezzo poroso attraverso il quale solo l’analita o solo le altre sostanze da cui deve essere separato l’analita  possono passare. Esempi di separazioni basate sulle dimensioni includono la filtrazione, la dialisi, e la cromatografia di esclusione.

Nella filtrazione si separano le sostanze diverse dall’analita disciolto in soluzione usando un filtro i cui pori trattengono le sostanze indesiderate.

La filtrazione in laboratorio può essere effettuata per gravità in quanto si sfrutta appunto la gravità per separare la soluzione dalla fase solida che viene trattenuta da un filtro aderente alle pareti di un imbuto attraverso il quale si lascia passare la sospensione. La parte solida viene trattenuta dal filtro mentre la soluzione viene raccolto in un becker.

Per accelerare i tempi della filtrazione si può ricorrere alla tecnica della filtrazione sottovuoto in cui l’effetto della separazione avviene per suzione. Occorre disporre di una pompa da vuoto e di un imbuto Büchner oltre di una beuta codata di raccolta.

imbuto buchner

L’ imbuto Büchner è costituito da un cilindro che ha sul fondo un setto forato e al di sotto di esso vi è la parte conica terminante con il gambo. Per la filtrazione viene posto un filtro di carta sul setto poroso; questo tipo di imbuto viene usato per recuperare maggiori quantità di solido. Un altro tipo di imbuto di  Büchner  ha forma simile ma differisce in quanto il setto è costituito da vetro sminuzzato e pressato avente porosità di varie dimensioni a seconda delle dimensioni del precipitato. Sebbene  i testi prevedano che non si usi il filtro di carta adagiato sul setto se ne consiglia vivamente l’uso in quanto parte del filtrato potrebbe penetrare nei pori rendendolo praticamente inutilizzabile. In alternativa può essere usato l’imbuto di Hirsch avente forma del classico imbuto ma realizzato in porcellana in cui è presente un setto forato inserito tra il cono e il gambo su cui viene adagiato un filtro circolare in carta. Questo tipo di imbuto viene impiegato per recuperare piccole quantità di solido disperse in molto liquido.

La dialisi è un’altra tecnica di separazione di soluti che si basa  sulla loro diversa dimensione che comporta una diversa velocità di diffusione attraverso membrane caratterizzate da permeabilità selettiva dette permselettive che possono essere solide o liquide, naturali o sintetiche, organiche o inorganiche le quali presentano una permeabilità selettiva rispetto a specie molecolari o ioniche diverse. Ad esempio si può usare la dialisi per separare soluti aventi piccole dimensioni che diffondono da una soluzione ad alta concentrazione a una soluzione a bassa concentrazione attraverso una membrana che permette il passaggio di molecole di piccole dimensioni e trattiene le specie aventi dimensioni maggiori. La diversa concentrazione iniziale tre i due lati della membrana,  provoca un gradiente di concentrazione che costituisce la forza trainante per la diffusione del soluto attraverso la membrana.

dialisi

La tecnica della dialisi viene usata per purificare proteine, ormoni ed enzimi. Durante la dialisi renale sostanze di scarto prodotte dal metabolismo come urea, acido urico e creatinina vengono rimosse dal sangue tramite una apposita membrana.

La cromatografia di esclusione è il terzo esempio di tecnica di separazione che sfrutta le dimensioni molecolari. In questa tecnica una colonna viene impaccata con un polimero sotto forma di gel che costituisce la fase stazionaria mentre la fase mobile è costituita da un solvente organico o, a seconda dei casi, dall’acqua. Durante la fase dell’eluizione le molecole della miscela possono penetrare nelle particelle di gel solo se hanno una dimensione minore dei pori e vengono trattenute per tempi diversi secondo le loro dimensioni. Le molecole quindi presentano a seconda delle loro dimensioni tempi di ritenzione diversi. Le molecole di dimensioni maggiori non riescono a penetrare nei pori della fase stazionarie venendone “escluse” e quindi attraversano la colonna con la stessa velocità dell’eluente.

Tale tecnica viene utilizzata per separare sostanze organiche ad alto peso molecolare quali proteine e macromolecole.

 

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Author: Chimicamo

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