estrazione dei tensioattivi

Corso di Metodologie Chimiche
Dr. ssa Brigida D’Abrosca
Separazione dei tensioattivi
e riconoscimento della classe di appartenenza
I formulati di uso domestico a base di tensioattivi sono numerosi almeno quanto le loro
applicazioni. Ovviamente, la loro funzione principale è legata alla capacità di rimuovere
lo sporco, ma a questa possono essere associate altre proprietà come il potere
disinfettante.
I tensioattivi, denominati così per la loro proprietà fondamentale di ridurre la
tensione superficiale dell’acqua, manifestano proprietà emulsionanti, detergenti,
bagnanti, disperdenti, schiumogene e stabilizzanti che variano in modo sensibile
secondo la loro struttura molecolare.
I tensioattivi sono divisi in cinque categorie principali:
➫ Saponi: sali alcalini degli acidi grassi.
➫ Tensioattivi anionici: composti parzialmente o completamente sintetici in cui, come
per i saponi, la porzione idrofila della molecola ha carica negativa.
➫ Tensioattivi cationici: la porzione idrofila della molecola ha carica positiva.
➫ Tensioattivi non ionici: la molecola non si ionizza in soluzione.
➫ Anfoteri la molecola contiene un gruppo cationico e uno anionico, che possono
essere “attivati” a pH diversi.
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PRINCIPI
La separazione dei tensioattivi su strato sottile in genere viene effettuata su gel di
silice, usando un gran numero di eluenti, di natura anche molto diversa secondo la
classe di appartenza dei tenensioattivi stessi (cationici, anionici, anfoteri o non
ionici).
In alcuni casi è possibile anche separare i singoli componenti di una stessa classe o
di una serie omologa di tensioattivi, come nel caso degli etossilati (non ionici).
APPARECCHIATURA
•
camera di sviluppo
•
nebulizzatore
MATERIALI E REAGENTI
•
lastrina di vetro con strato di gel di silice
•
eluenti (più comuni) di applicazione generale
✓cloroformio/metanolo/2-butanone, 60+20+20 (V/V)
✓cloroformio /metanolo saturo di acqua 80 + 20 (V/V); la soluzione deve
essere limpida
✓metanolo
•
per tensioattivi anionici e non ionici
✓ etere di petrolio/etere etilico/acido acetico, 70+30+2 (V/V)
•
per tensioattivi etossilati e propossilati
✓2-butanone/acetone/acqua, 90+ 10+10 (V/V)
✓2-butanone/acqua, 85 + 15 (V/V)
•
per acidi grassi
✓n-esano/etere etilico, 70+30 (V/V)
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•
per tensioattivi anfoteri
✓metanolo o etanolo assoluto
•
per anionici, non ionici, anfoteri
✓cloroformio/metanolo/acido citrico/acqua, 80+10+8+2
•
per lipidi
✓n-esano/etere etilico/acido acetico, 65 + 30 + 5 (V/V)
•
per ammine
✓cloroformio/metanolo/ammoniaca, 30 + 65 +5, (V/V) ~
•
per tensioattivi cationici ed etanolammine
Cromatografia bidimensionale:
✓1° eluente: acetato di etile/metanolo/ ammoniaca, 60 + 15 + 15 (V/V)
✓2° eluente: n-propanolo/cloroformio/metanolo/ammoniaca, 40 + 40 + 20 +
10 (V/V)
•
soluzioni standard
Preparare soluzioni al 2% di attivo in acqua;
se l'attivo non è solubile in acqua, usare metanolo
o acetone. (Attenzione. Molti prodotti in commercio non sono puri al 100%.
•
reagenti rivelatori
Vapori di iodio. Porre qualche grammo di iodio in un becher, riscaldare e,
quando si sviluppano i vapori, mettere il becher dentro una camera di vetro a
chiusura ermetica. Porre la lastrina asciutta nella camera e attendere la
comparsa di macchie brune.
✘Per tutti i tensioattivi, specialmente se insaturi.
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•
Soluzione di acido fosfomolibdico al 5% in etanolo. Dopo aver spruzzato il
rivelatore sulla lastrina asciutta, porre in stufa a 110°C fino a quando non
compaiono macchie ben evidenti.
✘Di uso generale.
•
Fluoresceina sodica allo 0,1% in acqua o etanolo oppure
2',7'-diclorofluoresceina allo 0,2% in etanolo. Spruzzare il rivelatore sulla
lastrina asciutta: molti tensioattivi cationici e anfoteri appaiono subito
colorati in arancione, mentre anionici, non ionici e saponi appaiono come
macchie chiare non molto evidenti su fondo giallo. Ponendo la lastrina in
stufa a 105 °C per 10 minuti e osservando poi alla luce UV (254 nm) si
noteranno macchie chiare su fondo verde nettamente più evidenti rispetto
alle precedenti.
• Soluzione di eosina allo 0,25% in etanolo.
• Reagente al tiocianato di cobalto.
Sciogliere1 g di Co(NO3)2 e 30 g di NH4CNS in 500 mL di acqua.
Spruzzare sulla lastrina asciutta. I composti etossilati (con più di 2-3 moli di
ossido di etilene} appaiono come macchie azzurre, mentre i tensioattivi
cationici danno in genere colorazioni blu-verdi. Il reagente può essere
spruzzato anche dopo l'applicazione di fluoresceina: si osserveranno gli
stessi colori, ma gli anionici potranno apparire come macchie gialle, se
osservati sul retro della lastrina, oppure azzurro scuro su fondo chiaro
se osservati alla luce del giorno o all'UV (366 nm).
PROCEDIMENTO
• Per l’analisi di formulati liquidi o solidi, si può estrarre l'attivo con
etanolo dalla polvere o dal residuo secco (nel caso di detersivi liquidi),
mediante soxhlet oppure mediante estrazione diretta a ricadere.
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La soluzione contenente l'estratto va poi diluita in modo tale che il
contenuto di attivo sia circa il 2%. Se non si conosce neppure il contenuto
presunto di attivo, si consiglia di ipotizzare il 10%.
• Preparare la camera di sviluppo, introducendovi l'eludente prescelto con
almeno 1 ora di anticipo, in modo da saturare bene l'ambiente.
• Depositare sulla lastrina circa ogni campione. La quantità di soluzione da
deporre può variare purché le macchie siano molto compatte, in modo da
minimizzare la grande tendenza di molti tensioattivi a diffondersi sullo
strato.
• Ambientare la lastrina lasciandola nella camera di sviluppo (senza toccare
il solvente) per almeno 45-60 minuti. Procedere poi all'eluizione. In genere
l'eluente percorre 15-20 cm in circa 50 minuti (a circa 20 °C).
Dopo
l'eluizione,
lasciare
che
il
solvente
evapori
spontaneamente;
eventualmente si può collocare la lastrina per qualche minuto in stufa a
105 °C.
• Rivelare nel modo più opportuno le macchie dei componenti presenti nel
campione.
OSSERVAZIONI
L 'unico problema sostanziale, sul piano operativo, è costituito dalla
tendenza dei tensioattivi (specie anionici e non ionici) a diffondersi sulla
superficie dello strato, per cui talvolta sembrano «svanire» letteralmente.
Spesso la diffusione e l’eccessiva tendenza delle macchie a strisciare vanno
attribuite a un tempo di condizionamento insufficiente.
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Estrazione di tensioattivi
Sotto il profilo analitico, per attivo o materia attiva di un formulato, si
intende tutta la sostanza estraibile a caldo con etanolo al 95%.
In queste condizioni si estraggono dal formulato non soltanto i tensioattivi,
ma anche tutte le sostanze solubili in alcool (alcoli grassi, eteri, acidi grassi
non saponificati, glicoli polietilenici). Inoltre in presenza di umidità vengono
estratte anche piccole quantità di sali come gli ortofosfati e quasi tutto il
cloruro di sodio.
L’acetone diversamente dall’etanolo, non estrae ne i sali inorganici ne i
saponi. L’estratto in acetone, dunque, fornisce la materia attiva di natura
sintetica, mentre l’estratto in etanolo la materia attiva detergente totale.
Se si sospetta la presenza di componenti di natura grassa è consigliabile una
prima estrazione con etere di petrolio o esano in modo da rimuovere gli oli
neutri, gli acidi grassi e i grassi neutri (ma anche una parte dei tensioattivi).
Quindi riassumendo:
1. l’estratto in etere di petrolio conterrà oli essenziali e grassi:
2. l’estratto in etanolo contiene oltre ai tensioattivi alcoli, eteri, acidi
grassi liberi, glicoli e tracce di sali;
3. l’estratto in acetone non contiene saponi e sali inorganici.
Essiccamento del campione
Prodotti in polvere: porre 3-4 g del prodotto in una capsula e lasciare in
stufa a 105°C per un paio di ore
Prodotti liquidi: far evaporare 5-10 mL del prodotto in una capsula, prima su
un bagnomaria bollente e poi in stufa a 105° fino a secchezza.
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Estrazione rapida
Trattare il residuo secco direttamente nella capsula con un vetrino
d’orologio con circa 50 mL di solvente (etere di petrolio etanolo o acetone) a
caldo per una decina di minuti, controllando che il solvente non vada mai a
secco. Alla fine filtrare e portare a secco con un evaporatore rotante
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