Embudo de decantación: qué es, características, para qué sirve, ejemplos
¿Qué es un embudo de decantación?
El embudo, pera o ampolla de decantación es un material de vidrio utilizado en extracciones y separaciones líquidas. Se le reconoce por su peculiar forma de cono invertido. En los laboratorios permanece en reposo sobre anillos de hierro aferrados al soporte universal.
Al ser un embudo de decantación, por definición debe ser capaz de permitir una separación por efecto de la gravedad, y sin que el resto de la mezcla se vea arrastrada. Para lograrlo, necesariamente (de ordinario) tiene que haber un sistema bifásico líquido; es decir, aquel formado por dos líquidos inmiscibles y de distintas densidades.
Por ejemplo, en la imagen superior se tiene un embudo de decantación sostenido por un anillo de hierro cuyos bordes están recubiertos por una goma. En su interior contiene una mezcla bifásica de dos líquidos amarillos; aunque el color es más intenso en la fase inferior que el de la fase superior.
Gracias a este embudo es posible extraer algunos solutos o analitos de muestras de agua, o de las disoluciones de muestras de interés (suelos, cenizas, masas vegetales, combustibles, etc.). Asimismo, sirve para explicar el concepto de repartición de soluto entre la interfase formada entre dos solventes inmiscibles.
Características del embudo de decantación
La imagen de arriba muestra por sí sola las características más importantes del embudo de decantación. Nótese que el volumen de la mezcla líquida es mucho menor que el de la capacidad del embudo. De hecho, siempre se recomienda que las extracciones no abarquen volúmenes mayores a la mitad del volumen total del embudo.
Repasando con más detalle el embudo, en la parte de abajo tenemos la llave de cierre (rosca azulada), la cual permite que el líquido caiga por el cuello de vidrio. Arriba, tenemos la boca del embudo sellada por un tapón de plástico; sin embargo, el tapón también puede ser de vidrio con sello esmerilado.
Tanto la llave de cierre como el tapón pueden ser engrasados para asegurar su correcto funcionamiento. La llave debe girar sin mucha dificultad y garantizar además que estando cerrada no permita el paso del líquido inferior. Mientras, el tapón tiene que sellar herméticamente, lo suficiente bien para que al agitar el embudo no se escape el líquido por arriba.
La ventaja de que el anillo de hierro esté recubierto por una goma, es que se evita que raye el vidrio del embudo al sostenerlo.
¿Para qué sirve un embudo de decantación?
El embudo de decantación se utiliza en principio para solo dos propósitos: extraer solutos de muestras sin acarrear otros solutos indeseados, o directamente para separar líquidos inmiscibles.
La metodología de ambos procesos es en sí la misma: una mezcla líquida, obtenida previamente de la muestra, se coloca dentro del embudo de decantación y se le añade uno o dos solventes. Esto con la finalidad de crear un sistema bifásico fácil de separar.
Entonces, separando los dos líquidos, y sabiendo que nuestro soluto o analito es más soluble en una de las dos fases (inferior o superior), se recolecta una mientras se descarta la otra. La fase inferior tiene mayor densidad, por lo que se extrae abriendo la llave de cierre; mientras que la fase superior se obtiene a través de la boca del embudo quitándole el tapón.
Luego, con la fase de interés, se toman alícuotas para realizar análisis cromatográficos o espectroscópicos, acidificaciones, reacciones de precipitación, o sencillamente se somete a calentamiento para evaporar el solvente y recuperar el sólido remanente: el soluto (impuro).
Modo de uso
Agitación del embudo
Si bien la metodología exacta varía dependiendo del análisis, la muestra, el tipo de analito y los solventes utilizados, el modo en que se usa el embudo de decantación es casi siempre el mismo.
Teniendo el embudo cuidadosamente calzado en el anillo de hierro, y asegurado de que la llave de cierre esté cerrada, se procede a llenarlo de la mezcla a la cual se le ha adicionado los solventes extractores. Se tapa y se agita para garantizar que el soluto de la mezcla interaccione con el solvente que queramos decantar luego.
Durante la agitación, que por lo general se realiza dentro de una campana e inclinando el embudo repetidas veces en dirección contraria al cuerpo, es importante abrir la llave de cierre para permitir que se libere la presión de vapor interna.
Esta presión de vapor se debe en parte a que usualmente las extracciones se realizan con solventes muy volátiles, por lo que las altas presiones de sus vapores pueden reventar el vidrio del embudo y lastimar a quienes lo manipulan.
Extracción de las fases
Se deja en reposo el embudo hasta que aparezcan dos fases bien definidas. Si nos interesa la fase inferior, abrimos la llave de cierre y la recolectamos en un recipiente. Añadimos al embudo más solvente y repetimos las agitaciones para luego volver a extraer. De esta manera nos aseguramos que se extraiga la mayor cantidad de soluto.
Mientras, si nos interesa la fase superior, descartamos la fase inferior abriendo la llave de cierre, y la superior la decantamos por la boca del embudo. La fase inferior se regresa al embudo y se le añade nuevamente más solvente para repetir varias extracciones.
En resumen: se agita, liberamos la presión de vapor, se deja en reposo, y decantamos. En la fase de interés tendremos el soluto que ha sido extraído de la muestra. Se recomienda realizar varias extracciones con poco volumen de solvente.
En el siguiente video se observa un experimento para el que se utiliza un embudo de decantación:
Ejemplos de uso
A continuación se hará mención de algunos ejemplos generales del uso del embudo de decantación:
-Extracciones de compuestos orgánicos disueltos en agua añadiéndoles solventes orgánicos y apolares, lo cual es de gran relevancia para evaluar la calidad del agua o detectar una fuente de contaminación.
-Extracciones de analitos de materias vegetales finamente molidas, de modo que algunos sean más solubles en la fase superior, y otros en la fase inferior.
-Separar dos líquidos inmiscibles en suficientes cantidades para que se definan dos fases, y agregándoles además una especie que desestabilice las emulsiones formadas.
-Extracciones acuosas de yodo con diclorometano, siendo esta una de las prácticas más comunes en los laboratorios de docencia.
-Extracciones de esencias o aceites para removerles al mismo tiempo su contenido de sales y otros compuestos solubles en la fase acuosa (que normalmente suele ser la fase inferior dada su mayor densidad).