Die Lösungsmittelextraktion ist ein Verfahren zum Trennen einer Substanz von einer oder mehreren anderen unter Verwendung eines Lösungsmittels. Es beruht auf Variationen in der Löslichkeit verschiedener Verbindungen in verschiedenen Substanzen. In den meisten Fällen wird der zu extrahierende Stoff, der ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann, zusammen mit anderen Stoffen in einer Flüssigkeit gelöst und für die Extraktion wird ein flüssiges Lösungsmittel verwendet – dies wird manchmal als flüssig-flüssig bezeichnet Extraktion. Die Technik kann auch auf feste Materialien angewendet werden, die Verbindungen enthalten, die extrahiert werden müssen. Dieses Verfahren wird in der Industrie und im Labor weit verbreitet zum Raffinieren, Isolieren und Reinigen einer Vielzahl von nützlichen Verbindungen verwendet.
Versandart
Es wird ein Lösungsmittel gewählt, das sich nicht mit der Verbindung vermischt, in der die interessierende Substanz gerade gelöst ist, so dass sie, wenn sie ungestört gelassen wird, zwei getrennte Schichten bilden, wie bei Öl und Wasser. Wichtig ist auch, dass die zu extrahierende Verbindung im zugesetzten Lösungsmittel besser löslich ist und diese keine unerwünschten Stoffe in der Ausgangsmischung löst. Nach der Zugabe können die beiden Flüssigkeiten eine Zeit lang zusammen geschüttelt werden und dann eine Weile stehen gelassen werden, damit sie sich trennen. Die Wahl des zu verwendenden Lösungsmittels hängt von den chemischen und physikalischen Eigenschaften aller Stoffe in der Mischung ab. Gegebenenfalls muss das Verfahren in mehreren Stufen mit unterschiedlichen Lösungsmitteln durchgeführt werden.
Arten von Lösungsmitteln
Es gibt zwei Haupttypen. In polaren Lösungsmitteln haben die Moleküle an einem Ende eine negative elektrische Ladung und am anderen eine positive Ladung. Dies liegt daran, dass eines der Atome dazu neigt, negativ geladene Elektronen zu sich selbst zu ziehen, wodurch der Rest des Moleküls positiv geladen bleibt. Sauerstoff neigt dazu, besonders wenn er an Wasserstoff gebunden ist, daher sind viele Flüssigkeiten mit Sauerstoff-Wasserstoff-Bindungen, wie zum Beispiel Wasser, polare Lösungsmittel. Andere Beispiele sind Alkohole wie Methanol und Ethanol und Aceton.
In einem unpolaren Lösungsmittel gibt es im Molekül relativ wenig elektrische Polarität. Beispiele sind Kohlenwasserstoffe wie Pentan, Hexan, Benzol und Toluol, die nur Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen aufweisen, bei denen kein Atom dazu neigt, dem anderen Elektronen wegzuziehen. Chloroform ist ein weiteres häufig verwendetes Beispiel. Als allgemeine Regel gilt, dass polare Lösungsmittel polare und ionische Verbindungen gut lösen können, nicht jedoch unpolare Substanzen, während für unpolare Lösungsmittel das Gegenteil der Fall ist. Innerhalb dieser Kategorien gibt es jedoch große Unterschiede, und einige Lösungsmittel sind polarer als andere.
Verwendung
Eine der am weitesten verbreiteten industriellen Anwendungen dieser Technik liegt in der petrochemischen Raffinerieindustrie. Bei der Verarbeitung von Erdölprodukten verbleiben Verunreinigungen in den Rohprodukten. Mit geeigneten Lösungsmitteln lassen sich die Wertstoffe von den unerwünschten Stoffen trennen und durch eine weitere Extraktion die unterschiedlichen Kohlenwasserstoffqualitäten je nach Verwendungszweck, sei es als Kraft-, Schmier- oder Rohstoff für die Chemikalie, abtrennen Industrie. Die Lösungsmittelextraktion wird auch bei der Raffination von Uran für Kernreaktoren verwendet.
Dieses Verfahren wird auch bei der Herstellung von ätherischen Ölen, die in Parfüms, Aromatherapie und als Aromastoffe verwendet werden, aus Pflanzenmaterial verwendet. Die Technik wird oft bevorzugt, wenn die Destillation nicht geeignet ist. Wenn der Boden durch Schadstoffe verunreinigt wurde, kann eine Lösungsmittelextraktion verwendet werden, um einige davon im Rahmen eines Umweltsanierungsprojekts zu entfernen. Dies kann eine wirksame Methode sein, wenn die Verunreinigungen selbst Lösungsmittel sind. Im Labor wird die Technik häufig bei der Analyse von Proben verwendet, um festzustellen, welche Substanzen in welchen Mengen vorhanden sind.