أنواع طرق الاستخلاص

ماهو الاستخلاص

تستخدم تقنية الاستخلاص لفصل مادة أو عدة مواد عن بعضها البعض ، وهي تعتمد على الذوبانية والاستخراج ، فكما هو معروف أن المذيبات تذيب أشباهها ، وعليه فإن عملية الاستخلاص مبنية على الانتشار ، أو تجزئة المادة المذابة بين مذيبين غير قابلين للامتزاج مع بعضهما البعض ، وتتم هذه العملية في قمع خاص للاستخلاص يسمى قمع الفصل .

من أمثلة الفصل الكيميائي هي قهوة منزوعة الكافيين، وهذا يعني أن أي شخص يصنع فنجانا من القهوة أو الشاي الساخن يقوم بعملية الاستخلاص. والاستخلاص هو تقنية أساسية تستخدم لعزل مركب واحد من مزيج، حيث يتم فصل مكون أو أكثر بشكل انتقائي عن السائل أو الخليط الصلب، في مرحلة التغذية (المرحلة 1)، عن طريق مذيب سائل غير قابل للامتزاج (المرحلة 2). ويعتبر التعرف على نظريتها واستخدامها الصحيح أمرا ضروريا لإكمال العديد من التجارب العضوية بنجاح، كما أن الاستخلاص هو أحد أساليب فصل المخاليط، وتعتبر العوامل المهمة التي تساعد في الحصول على استخلاص جيد هي:

• اختيار مذيب مناسب حتى لا يتم مزجه مع المياه أو السائل الأصلي .
• تكون له قدرة عالية على الإذابة .
• متطاير يمكن التخلص منه بسهولة .

أنواع طرق الاستخلاص

الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا للاستخراج هي: سائل / سائل ، سائل / صلب ، وحمض / قاعدي (يُعرف أيضًا باسم الاستخراج النشط كيميائيًا) ، أمثلة القهوة والشاي كلاهما من النوع السائل / الصلب الذي يتم فيه عزل مركب (كافيين) من خليط صلب باستخدام مذيب استخلاص سائل (ماء) / عادة ما تستخدم طرق الاستخراج التقليدية ، بما في ذلك النقع والترشيح واستخراج الجزر ، المذيبات العضوية وتتطلب كمية كبيرة من المذيبات ووقت استخلاص طويل .

النقع

هذه طريقة بسيطة جدًا لاستخلاص المكونات الحرارية، دون الحاجة إلى وقت طويل للاستخراج وكفاءة استخراج منخفضة .

الاستخلاص بالمذيبات

استخلاص المذيب، المعروف أيضا باسم استخلاص سائل-سائل، هو العملية التي يتم فيها فصل المركبات ونقلها من مذيب إلى آخر بسبب اختلاف قابلية الذوبان أو معامل التوزيع بين هذين المذيبين غير القابلين للامتزاج (أو ذوبان ضعيف). يمكن استخدام استخلاص المذيبات لفصل مادة عن محلول عن طريق الاستخراج إلى مذيب آخر، ويمكن استخدامه إما لاستعادة مادة قيمة من المحلول الأصلي، أو لتنقية المذيب الأصلي عن طريق إزالة مكون غير مرغوب فيه، ومن شروط المذيب الخاص بالاستخلاص:

• عدم خلط المذيب مع المحلول الذي يحتوي على المركب .
• عدم تفاعل المذيب مع مكونات الخليط .
• تسهيل فصل المذيب عن المركب الذي يتم حله فيه .
• معامل انتشارالمذيب ملائم لفصل المركب المراد، وغير ملائم للشوائب .

طرق استخلاص المركبات الطبيعية

عادة ما تكون كميات المنتجات الطبيعية النشطة بيولوجيا في الأدوية الطبيعية منخفضة نسبيا. اليوم، من الأهمية البالغة تطوير طرق فعالة وانتقائية لاستخراج وعزل تلك المنتجات الطبيعية النشطة بيولوجيا. فالاستخلاص يعد الخطوة الأولى لفصل المنتجات الطبيعية المرغوبة عن المواد الخام. تشمل طرق الاستخراج الاستخلاص بالمذيبات وطريقة التقطير والضغط والتسامي وفقا لمبدأ الاستخلاص الكيميائي. الاستخلاص بالمذيبات يعد الطريقة الأكثر استخداما، حيث يتم استخلاص المنتجات الطبيعية من خلال المراحل التالية

•  يخترق المذيب إلى المصفوفة الصلبة .
•  المذاب يذوب في المذيبات
• ينتشر المذاب خارج المصفوفة الصلبة .
•  يتم جمع المحاليل المستخرجة.
•  أي عامل يزيد من الانتشار والذوبان في الخطوات السابقة، سيساعد على الاستخلاص .

استخلاص سائل سائل

وتعرف بالإنجليزية بـ `استخلاص السائل السائل`، وهي عملية تستخلص فيها سائلان غير قابلين للامتزاج، حيث لا يذوب السائلان غير القابلين للامتزاج في بعضهما البعض؛ بل يتشكل بينهما طبقات عند وضعهما في وعاء زجاجي. ويحدث عدم الامتزاج بسبب وجود قطبيات مختلفة في السائلين، وأحد أزواج المذيبات الشائعة في هذه العملية هو ثنائي إيثيل إيثر المعروف أيضا بـ `الأثير`.

يمكن استخلاص المركبات التي لا تمتزج بشكل جيد في المذيبات العضوية ولكنها شديدة الامتزاج في الماء إلى مركبات عضوية عن طريق استخدام قمع فصل أو مستخرج سائل-سائل. وتختلف طرق الاستخراج باختلاف كثافة المذيب المستخدم، حيث تتطلب المذيبات الأكثر كثافة من الماء أواني زجاجية مختلفة (أو أواني زجاجية إضافية) مقابل المذيبات ذات الكثافة الأقل من الماء.

يتم تحديد موقع مذيب الاستخلاص (الطبقة العلوية أو السفلية) وفقا للكثافة. فمثلا، كثافة الأثير هي 0.713 جم/سم³، وكثافة الماء هي 1.0 جم/سم³. وبالتالي، يكون الأثير دائما في الطبقة العلوية عندما يتم استخدام الأثير والماء كزوج مذيبات. تؤثر خصائص مذيب الاستخلاص وحجم جزيئات المواد الخام ونسبة المذيبات إلى الحالة الصلبة ودرجة حرارة الاستخراج ومدة الاستخلاص على كفاءة الاستخلاص الكيميائي .  

طرق الاستخلاص بالمذيبات

يعد استخلاص المذيبات أحد أكثر الطرق شيوعًا وأهمية لفصل وتنقية العديد من العناصر، حيث يساعد الاستخلاص بالمذيبات على استعادة العديد من المكونات المختلفة ويعد طريقة فعالةلفصل المركبات على أساس قابليتها للذوبان في سائلين مختلفين غير قابلين للامتزاج، مثل الماء والمركبات العضوية.

ببساطة، هي طريقة لفصل مركب قابل للذوبان في سائل غير قابل للامتزاج أو غير قابل للامتزاج جزئيًا، مما يؤدي إلى حصولك على المركب المطلوب إما في شكل مذاب أو في شكل بقايا، وهذا يؤدي إلى تشكيل طبقات مختلفة وتسهيل عملية فصل المركبات

اختيار المذيب ضروري لاستخراج المذيب، يجب مراعاة الانتقائية والذوبان والتكلفة والسلامة عند اختيار المذيبات، استنادا إلى قانون التشابه والتباين، من المرجح أن تعمل المذيبات ذات القيمة القطبية بالقرب من قطبية المذاب بشكل أفضل والعكس صحيح، الكحولات (EtOH و MeOH) هي مذيبات شائعة في استخلاص المذيبات للتحقيق الكيميائي النباتي.

بشكل عام ، كلما كان حجم الجسيمات أدق ، كانت النتيجة الأفضل التي يحققها الاستخراج. سيتم تعزيز كفاءة الاستخراج من خلال حجم الجسيمات الصغير بسبب الاختراق المعزز للمذيبات وانتشار المواد المذابة. ومع ذلك ، فإن حجم الجسيمات الدقيق للغاية سيكلف الامتصاص المفرط للمذاب في المادة الصلبة وصعوبة في الترشيح اللاحق.

ارتفاع درجات الحرارة يزيد من قدرة المواد على الذوبان والانتشار. ومع ذلك، فإن ارتفاع درجات الحرارة للغاية قد يؤدي إلى فقدان المذيبات، مما يسبب تشكل شوائب غير مرغوب فيها وتحلل المكونات القابلة للتحلل بالحرارة. يزداد استخراج المواد بفاعلية مع زيادة فترة الاستخراج في إطار زمني محدد، وبعد الوصول إلى توازن المادة المذابة داخل وخارج المادة الصلبة، لن تؤثر زيادة الوقت على عملية الاستخراج.

كلما زادت نسبة المذيب إلى المادة الصلبة، زادت كفاءة الاستخلاص؛ ومع ذلك، إذا كانت نسبة المذيبات للمادة الصلبة مرتفعة جدا، فقد يحدث استخلاص زائد للمذيب ويستغرق وقتا طويلا للتركيز.  

فوائد الاستخلاص

الاستخلاص هو طريقة للفصل، حيث يتم استخلاص مركب ما بالاعتماد على الخواص الكيميائية أو الفيزيائية للمكونات الموجودة في هذا المركب. فإذا كان المركب المطلوب تساهميا، والمركب الثاني (الشائب) متأين، فيتم استخلاص المركب العضوي بمذيب عضوي ويتم استخلاص المركب المتأين بالماء  .

هناك عدة أسباب لاستخدام الاستخراج في معمل الكيمياء ، إنها طريقة رئيسية لعزل المركبات عن المواد النباتية ، ينقل الاستخراج المركبات من سائل إلى آخر ، بحيث يمكن معالجتها أو تركيزها بسهولة أكبر ، كما أنه يتيح الإزالة الانتقائية للمكونات في الخليط ، وله العديد من الاستخدامات الغرض منها :

• يُستخدم الأستخلاص لفصل مكونات المزيج باستخدام مذيب مناسب (يتم اختيار المذيب بحيث يذوب مادة بشكل تام أو جزئي ولا يذوب المادة الأخرى) .
• يستخدم لتنقية المواد العضوية من الشوائب، ويتم ذلك من خلال وضع المادة المراد تنقيتها بين مذيبين غير قابلين للامتزاج، وهذا يعتمد على قابلية ذوبان المادة أو معامل الفصل بينهما .
• يستخدم لفصل المواد المذابة من محاليلها أو من مزيجها. إذا كانت المواد تحتاج إلى تنقية من المواد الشوائب، في حالتها الحمضية يتم غسلها ببيكربونات الصوديوم .