ΑΣΚΗΣΗ 3. Εκχύλιση. Απομόνωση καφεΐνης από το τσάϊ.

Transcript

1 27 ΑΣΚΗΣΗ 3 Εκχύλιση. Απομόνωση καφεΐνης από το τσάϊ. Η εκχύλιση είναι μια από τις παλαιότερες "χημικές" δραστηριότητες του ανθρώπου. Η παρασκευή ενός αφεψήματος (καφέ, τσάι, κλπ), αλλά και άλλες αναλόγες διαδικασίες, όπως η παραλαβή ενός αρώματος, μιας χρωστικής ή μιας δραστικής φαρμακευτικής ουσίας από μια φυτική πρώτη ύλη, είναι κατά βάσιν αρχέγονες διαδικασίες εκχύλισης, όπου το επιθυμητό συστατικό με τη χρήση συνήθως θερμού νερού μεταφέρεται από την φυτική πρώτη ύλη στην υδατική φάση. Η εκχύλιση νοείται σαν την διαδικασία όπου μεταφέρεται μια ουσία από μια φάση όπου βρίσκεται είτε υπό μορφή διαλύματος είτε διασποράς σε μια υγρή φάση. Με την τεχνική της εκχύλισης η απομόνωση μιας ουσίας από ένα μίγμα γίνεται με τη στενή επαφή του με ένα διαλυτικό μέσο το οποίο την διαλύει εκλεκτικά. Το αρχικό μίγμα μπορεί να είναι ένα στερεό ή υγρό φυσικό υλικό ή ένα ακατέργαστο μίγμα μιας αντίδρασης. Ανάλογα με την περίπτωση εφαρμόζεται και διαφορετική τεχνική. Στην Οργανική Χημεία η διαδικασία της εκχύλισης είναι μια από τις κυριότερες εργαστηριακές τεχνικές. Η επεξεργασία ενός ακατέργαστου μίγματος μιας χημικής αντίδρασης (work up) περιλαμβάνει συνήθως και απλές εκχυλίσεις για την μεταφορά των οργανικών ενώσεων σε έναν οργανικό διαλύτη. Μια άλλη σπουδαία εφαρμογή είναι ο διαχωρισμός ενός μίγματος οργανικών ενώσεων σε όξινα βασικά και ουδέτερα συστατικά. Εκχύλιση Διαλυμάτων και Αιωρημάτων Απλή εκχύλιση Στη συνθετική οργανική χημεία προκύπτει συνήθως ένα ακατέργαστο μίγμα αντίδρασης σαν υδατικό διάλυμα ή αιώρημα μαζί με ανόργανα άλατα, αναλλοίωτες πρώτες ύλες και άλλα παραπροϊόντα. Γενικότερα η παραλαβή των οργανικών ουσιών από διαλύματα και αιωρήματα, γίνεται με ανάμιξη του υδατικού μίγματος με ένα μη μιγνυόμενο με το νερό οργανικό διαλύτη, το προϊόν μεταφέρεται στην οργανική στοιβάδα και μπορεί να ανακτηθεί με την απομάκρυνση του διαλύτη. Στις περισσότερες περιπτώσεις η ανάμιξη των δύο φάσεων γίνεται σε ένα διαχωριστικό χωνί, όπου αναταράσσονται έτσι ώστε να έλθουν σε στενή επαφή και να αποκατασταθεί ισορροπία των διαλυμένων ουσιών στις δυο φάσεις οπότε και διαχωρίζονται. (Σχήμα 3.1)

2 28 ΣΧΗΜΑ 3.1 Διαχωριστικό χωνί για απλή εκχύλιση Η γενική αρχή στην οποία στηρίζεται η εκχύλιση είναι ο γνωστός νόμος κατανομής του ernst, σύμφωνα με τον οποίο ο λόγος των συγκεντρώσεων μιας ουσίας διαλελυμένης σε δύο μη αναμυγνυόμενες υγρές φάσεις Α και Β, στην κατάσταση ισορροπίας είναι σταθερός για μια δεδομένη θερμοκρασία. c c a b = K (3. 1) Η σχέση αυτή ισχύει για μικρές συγκεντρώσεις (ιδανικές συνθήκες) και όταν η διαλυμένη ουσία δεν υφίσταται καμμιά αλλαγή κατά την διάλυσή της έχει δηλ. την ίδια φυσικοχημική σύσταση και στις δύο φάσεις. Η σταθερά λέγεται συντελεστής κατανομής και είναι μια χαρακτηριστική σταθερά για τη δεδομένη ένωση και το ζεύγος των διαλυτών σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Είναι ένα αδιάστατο μέγεθος, γιαυτό μπορούν να χρησιμοποιηθούν οποιεσδήποτε μονάδες συγκεντρώσεως, τις ίδιες φυσικά και για τους δυό διαλύτες. Κατά μια πρώτη προσέγγιση, ο συντελεστής κατανομής ισούται με τον λόγο των διαλυτοτήτων της οργανικής ένωσης στους δυό μη μιγνυόμενους διαλύτες. Αποδεικνύεται πως το κλάσμα της διαλυμένης ουσίας S, που παραμένει στον διαλύτη Α όγκου V a μετά από εκχύλιση με διαλύτη Β όγκου V b, δίνεται από την σχέση: 1 S = 1 V (3..2) + b V K a Πολλαπλή εκχύλιση Η εκχύλιση μιας ουσίας από ένα οργανικό διαλύτη είναι τόσο ευκολότερη όσο μεγαλύτερη είναι η διαλυτότητά της σε σχέση με την υδατική στοιβάδα. Για Κ >100 πρακτικά αρκεί μια μια μόνο εκχύλιση, για την παραλαβή μιας ουσίας, όταν όμως είναι Κ < 100 δεν αρκεί συνήθως μια απλή εκχύλιση, αλλά απαιτούνται περισσότερες. Πολλές φορές μπαίνει το ερώτημα, αν θα αρκεστούμε για μια δεδομένη ποσότητα εκχυλιστικού υγρού σε μια εκχύλιση, ή θα κάνουμε

3 29 περισσότερες με παράλληλη διαίρεση του διαλύτη σε μικρότερα ποσά. Ας δούμε το ακόλουθο παράδειγμα: Ας θεωρήσουμε v ml υδατικού διαλύματος το οποίο περιέχει w o g διαλυμένης ουσίας εκχυλίζεται επανειλημένως με s ml οργανικού διαλύτη καθε φορά. Αν κατά την πρώτη εκχύλιση παρέμειναν w 1 g της ουσίας στην υδατική στοιβάδα τότε στην οργανική στοιβάδα θα υπάρχουν w o - w 1 g διαλυμένης ουσίας και ο συντελεστής κατανομής θα είναι: K = w 1 v (w w s o 1 w = w 1 o Kv Kv + s Aς υποθέσουμε ότι κατά την δεύτερη εκχύλιση με την ίδια ποσότητα διαλύτη παρέμειναν w 2 g ουσίας στην υδατική στοιβάδα τότε θα ισχύει η σχέση: Ê = w v ( w w ) s ( Kv) ( Kv s) w w Kv 2 = 1 w o Kv + s = + 2 (3. 4) Ομοίως προκύπτει ότι μετά την x/οστή εκχύλιση θα παραμένουν στην υδατική στοιβάδα w x g : (3.3) w x = w o Kv Kv + x (3.5) s Για να είναι το w x όσο μικρότερο γίνεται πρέπει να είναι το x μεγάλο και τό s μικρό δεδομένου ότι τα Κ και v είναι σταθερά. Είναι λοιπόν προτιμότερο να γίνονται περισσότερες εκχυλίσεις με μικρότερες ποσότητες διαλύτη από ότι μια με μεγάλη ποσότητα. Προϋποτίθεται ότι για να ισχύουν αυτά θα πρέπει οι δυο φάσεις να είναι τελείως μη αναμείξιμες όμως ποιοτικά ακόμη και όταν αυτό δεν ισχύει απολύτως, η συνήθης πρακτική επιβάλει να γίνονται περισσότερες εκχυλίσεις με μικρά ποσά διαλύτη. Στην πράξη μια οργανική ουσία σε ένα σύστημα νερού οργανικού διαλύτη, με συντελεστή κατανομής μεγαλύτερο του 4, παραλαμβάνεται κατά το μεγαλύτερο ποσοστό της με δύο ή τρεις εκχυλίσεις. Στις οριακές περιπτώσεις σημαντική βοήθεια στην παραλαβή από το νερό είναι η προσθήκη στην υδατική στοιβάδα ενός ανοργάνου άλατος π.χ. acl. Η προσθήκη αυτή έχει πολλές φορές σαν αποτέλεσμα την δραματική μείωση της διαλυτότητας της οργανικής ουσίας στο νερό και την διευκόλυνση της παραλαβής της από τον οργανικό διαλύτη. Η διαδικασία αυτή λέγεται εξαλάτωση (salting out). Υπάρχουν όμως περιπτώσεις όπου η διαλυτότητα στο νερό είναι μεγαλύτερη από ότι στον οργανικό διαλύτη (Κ μικρότερο της μονάδας), οπότε δεν είναι δυνατή η ποσοτική παραλαβή μιας ουσίας με ασυνεχείς απλές εκχυλίσεις, ή με εξαλάτωση. Αν π.χ. σε μια απλή εκχύλιση

4 30 παραλαμβάνεται μόνο το 2-5 % της ουσίας, η διαδικασία αυτή είναι χρονοβόρα και επίπονος. Για το λόγο αυτό έχουν επινοηθεί διατάξεις συνεχούς εκχύλισης ανάλογες με την συσκευή Soxhlet που περιγράφεται στην εκχύλιση των στερεών. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι συσκευών συνεχούς εκχύλισης που αφορούν αντίστοιχα ειδικά ελαφρότερους και ειδικά βαρύτερους του νερού οργανικούς διαλύτες που δίνονται διαγραμματικά στο σχήμα 3.2 ΣΧΗΜΑ 3..2 Συσκευές συνεχούς εκχυλίσεως υγρών Στην πρώτη συσκευή (Α) (συσκευή Kutscher και Steudal), η φιάλη στην οποία συγκεντρώνεται το εκχύλισμα θερμαίνεται ήπια και οι παραγόμενοι ατμοί συμπυκνώνονται στον ψυκτήρα και μέσω του ειδικού κωνικού υποδοχέα-αυλού αναγκάζονται να φθάσουν στον πυθμένα του εκχυλιστικού επιθέματος. Ο υποδοχέας αυλός έχει συνήθως στο ανοικτό άκρο του συντετηγμένο υαλοηθμό έτσι ώστε να προκαλεί διασπορά του διαλύτη σε μικροσταγονίδια και να αυξάνει έτσι την επιφάνεια επαφής εκχυλιστικού υγρού - υδατικής φάσης καθιστώντας έτσι την διαδικασία περισσότερο αποτελεσματική. Σαν ειδικά ελαφρότερο, το εκχυλιστικό υγρό ανεβαίνει στην επιφάνεια την υδατικής στοιβάδας, υπό την μορφή μικροσταγονιδίων, παραλαμβάνοντας έτσι μέρος της οργανικής ουσίας. Στη συνέχεια, με υπερχύλιση επαναρρέει στην φιάλη, εμπλουτίζοντας έτσι το εκχύλισμα με νέα ποσότητα οργανικής ουσίας. Στην εκχύλιση με ειδικά βαρύτερους διαλύτες, η διάταξη είναι τροποποιημένη(β) (συσκευή Wehrli). Οι ατμοί συμπυκνούμενοι ρέουν υπό μορφήν σταγονιδίων και βυθίζονται στο ειδικά ελαφρότερο υδατικό διάλυμα και το εκχυλιστικό υγρό μεταφέρεται τελικά στην σφαιρική φιάλη με υπερχύλιση μέσω ενός πλευρικού σωλήνα που βρίσκεται στον πυθμένα του εκχυλιστικού επιθέματος. Ένα τροποποιημένο εκχυλιστικό επίθεμα (D) (Aldrich) παρόμοιο με την συσκευή αυτή φέρει μια στρόφιγγα στον απαγωγό πλευρικό σωλήνα. Όταν η στρόφιγγα είναι κλειστή, με την βοήθεια του υποδοχέα αυλού (C) ο οποίος εισάγεται στο επίθεμα η συσκευή λειτουργεί για εκχύλιση με ειδικά ελαφρότερους διαλύτες, ενώ με ανοικτή στρόφιγγα και χωρίς τον υποδοχέα - αυλό λειτουργεί για ειδικά βαρύτερους διαλύτες. Εκχύλιση των στερεών. Η εκχύλιση οργανικών στερεών από μίγματα στερεών αποτελεί τον κύριο τρόπο παραλαβής των διαφόρων φυσικών προϊόντων από τις πρωτογενείς πηγές τους. Στην κατηγορία αυτή των εκχυλίσεων μπορούν να αναφερθούν σπουδαίες βιομηχανικές διαδικασίες όπως η παραλαβή της ζάχαρης από τα τεύτλα ή το σακχαροκάλαμο, η παραλαβή ελαίων από ορισμένους ελαιούχους σπόρους και πολλές άλλες βιομηχανικές διαδικασίες παραλαβής φυσικών προϊόντων.

5 31 Σημειώνεται ότι η εκχύλιση είναι συνήθως η κύρια διαδικασία παραλαβής των αλκαλοειδών από τα φυτά (φύλλα, ρίζες, καρπούς κλπ), των γευστικών συστατικών από διάφορους σπόρους, των αρωμάτων από άνθη κλπ. Μια απλή εκχύλιση ενός στερεού μπορεί να γίνει με θέρμανση της ουσίας με ένα διαλύτη και στη συνέχεια απόχυση ή διήθηση του θερμού μίγματος. Για μικρές ποσότητες ουσίας η διαδικασία αυτή μπορεί να γίνει σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα με προσαρμοσμένο ένα μακρύ γιάλινο σωλήνα σαν κάθετο ψυκτήρα και η εργασία αυτή να επαναληφθεί πολλές φορές. Ένας ακόμα απλούστερος τρόπος είναι να αφεθεί για εκχύλιση ένα στερεό σε επαφή με ένας κατάλληλο διαλύτη σε μια πωματισμένη φιάλη για κάποιο χρονικό διάστημα. Στο εργαστηριακό επίπεδο η εκχύλιση από στερεά μίγματα γίνεται συνήθως με την εχυλιστική συσκευή Soxhlet, η οποία περιγράφεται διαγραμματικά στο Σχήμα 3.3. ΣΧΗΜΑ 3.3 Εκχυλιστικές συσκευές στερεών Το προς εκχύλισιν στερεό τοποθετείται σε ειδικό πορώδη χάρτινο υποδοχέα στο επίθεμα Β της συσκευής. Οι ατμοί του ζέοντος διαλύτη διέρχονται από τον πλευρικό υάλινο σωλήνα του επιθέματος, συμπυκνώνονται στον ψυκτήρα Γ και επαναρρέουν επί του χάρτινου υποδοχέα του στερεού μίγματος. Όταν ο χώρος του επιθέματος πληρωθεί με διαλύτη μέχρι του ύψους του κεκκαμένου πλευρικού απαγωγού σωλήνα, γίνεται αυτόματος σιφωνισμός και ο διαλύτης (εκχύλισμα) επαναρρέει στη φιάλη Α και ο κύκλος επαναλαμβάνεται. Με τον τρόπο αυτό γίνεται εμπλουτισμός του διαλύματος στη φιάλη Α με τα διαλυτά συστατικά του στερεού μίγματος. Η τεχνική αυτή με παρατεταμένη λειτουργία είναι κατάλληλη για την παραλαβή και ελάχιστα διαλυτών ουσιών. Εκτός από την συσκευή Soxhlet που περιγράφτηκε παραπάνω έχουν εμφανιστεί και κυκλοφορούν εμπορικά διάφορες παραλλαγές της. Μια από αυτές τις παραλλαγές είναι η συσκευή Thielepape (2), όπου το προς εκχύλισιν στερεό τοποθετείται στον υποδοχέα και υφίσταται την

6 32 εκχύλιση με θερμότερο διαλύτη, επειδή το στερεό μίγμα εκτίθεται κατά συνεχή τρόπο στην επίδραση και μη συμπυκνωθέντων ατμών διαλύτη. Το επίθεμα της συσκευής Thielepape (β) είναι πολλαπλών χρήσεων και μπορεί με την τοποθέτηση καταλλήλων υποδοχέων να λειτουργήσει και σαν συσκευή εκχύλισης υγρού-υγρού για διαλύτες είτε ειδικά βαρύτερους είτε ελαφρότερους από την άλλη υγρή φάση. Για παράδειγμα ο υποδοχέας του επιθέματος με συντετηγμένο υαλοηθμό σαν πυθμένα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκχύλιση στερεών. Διαλύτες εκχύλισης Είναι προφανές, ότι καθοριστικός παράγοντας στην διαδικασία της εκχύλισης είναι ο χρησιμοποιούμενος διαλύτης. Ένας κατάλληλος διαλύτης θα πρέπει να διαλύει, αν είναι δυνατόν εκλεκτικά την οργανική ουσία που πρόκειται να εκχυλιστεί, να μην αντιδρά με αυτήν, να απομακρύνεται εύκολα, να μην είναι εύφλεκτος ή τοξικός. Τα δύο τελευταία κριτήρια παρόλο που είναι επιθυμητά δεν είναι πάντα εύκολο να ικανοποιηθούν και οι εργασίες της εκχύλισης θα πρέπει να γίνονται με την μεγαλύτερη δυνατή προσοχή. Ανάλογα με το είδος και την φυσικοχημική κατάσταση του ακατέργαστου υλικού από όπου θα γίνει η εκχύλιση διακρίνονται δύο κύριες κατηγορίες διαλυτών, οι υδατικοί και οι οργανικοί. (α) Υδατικοί διαλύτες. Οι διαλύτες αυτοί ( νερό, αραιά διαλύματα ανοργάνων οξέων και βάσεων) χρησιμοποιούνται για την παραλαβή από μια οργανική μη αναμείξιμη με το νερό φάση πολικών ενώσεων, όπως οξέων και βάσεων υπό ιονική μορφή αλλά και άλλων ιονικών ή ιδιαίτερα πολικών ενώσεων. (β) Διαλύτες οργανικοί. Οι διαλύτες αυτοί είναι οι κοινοί μη αναμείξιμοι με το νερό οργανικοί διαλύτες (αιθέρας, χλωροφόρμιο, διχλωρομεθάνιο κλπ), οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την παραλαβή ουδετέρων οργανικών ουσιών από υδατικά διαλύματα ή αιωρήματα. Είναι οι κατεξοχήν οργανικοί διαλύτες εκχύλισης, δεδομένου ότι και οι παραπάνω αναφερόμενοι υδατικοί διαλύτες είναι κατά βάσιν βοηθητικοί διαλύτες με την έννοια ότι χρησιμοποιούνται στους χημικούς διαχωρισμούς μέσω της εκχύλισης των οξίνων και βασικών από τα ουδέτερα συστατικά των μιγμάτων. Και σ αυτές τις περιπτώσεις η τελική πράξη της εκχύλισης αφορά παραλαβή των οργανικών συστατικών που γίνεται με κατάλληλο οργανικό διαλύτη. Στόν Πίνακα δίνονται μερικοί από τους πιο κοινούς διαλύτες εκχύλισης με μερικές από τις χαρακτηριστικές τους ιδιότητες. ΠΙΝΑΚΑΣ 3.1: Κοινοί διαλύτες εκχύλισης Είδος διαλύτη Σημείο Πυκνότητα α Τοξικότητα β Χρήσεις ζέσεως ( 0 C) (g. ml -1 ) Εξάνιο Διαλύτης κυρίως γαι μη πολικές ενώσεις. Ακατάλληλος για πολικές. Αιθέρας Πολύ καλός διαλύτης για γενικές χρήσεις.. Διαλύει μέχρι 1.5% νερό. Ιδιαίτερα κατάλληλος για εκχυλίσεις ενώσεων που περιέχουν οξυγόνο

7 33 Χλωροφόρμιο Τοξικός διαλύτης,με πολύ μεγάλη διαλυτική ικανότητα.. Ξηραίνεται εύκολα, η χρήση του όμως αποφευγεται. Έχει την τάση να σχηματίζει γαλακτώματα Διχλωρομεθάνιο Καλός διαλύτης για γενική χρήση. Ξηραί-νεται εύκολα αλλά σχηματίζει γαλακτώματα. Αντικαθιστά συνήθως στις εκχυλίσεις το χλωροφόρμιο Οξικός Καλός διαλύτης για πολικές ενώσεις. αιθυλεστέρας Μειονέκτημα ότι συγκρατεί αρκετό νερό κ. Βουτανόλη Τελευταία επιλογή για εκχύλιση ιδιαίτερα πολικών ενώσεων. Διαλύει πάνω από 20% νερό Εργαστηριακή πρακτική. Πειράματα Διαδικασία απλής εκχύλισης. Το βασικό εργαστηριακό σκεύος της απλής εκχύλισης είναι το διαχωριστικό χωνί. Πριν από την χρήση του πρέπει να ελεγχθεί η στεγανότητα της στρόφιγγας και του πώματος. Αν είναι γυάλινα θα πρέπει να είναι προσεκτικά λιπασμένα με ένα κατάλληλο λιπαντικό (βαζελίνη, σιλικόνη) και να μην παρουσιάζουν αντίσταση και δυσκολία στην περιστροφή τους 1. Το διαχωριστικό χωνί στερεώνεται με έναν μεταλλικό δακτύλιο σε κατακόρυφη θέση με την στρόφιγγα κλειστή. Ακολούθως η υδατική στοιβάδα που πρόκειται να υποστεί την εκχύλιση ψύχεται 2 και με την βοήθεια ενός χωνιού φέρεται στο διαχωριστικό χωνί. Κατόπιν προστίθεται ο διαλύτης εκχύλισης 3. Στον σωλήνα εκροής τοποθετείται μια καθαρή κωνική φιάλη. Στο σχήμα 3.4 δίνεται διαγραμματικά η πλήρης διάταξη μιας απλής εκχύλισης. 1 Μετά το τέλος της εργασίας το διαχωριστικό χωνί πλένεται σχολαστικά και η στρόφιγγα και το πώμα αφαιρούνται και φυλάσσονται χωριστά. Υπάρχει μεγάλος κίνδυνος κατά την παραμονή να κολλήσουν από τα υπολλείματα αλάτων. 2 Επειδή ο διαλύτης εκχύλισης είναι σχεδόν πάντοτε ένας πτητικός διαλύτης δεν επιχειρείται ποτέ εκχύλιση θερμών διαλυμάτων σε διαχωριστικά χωνιά γιατί θα αναπτυχθούν υπερπιέσεις στον κλειστό χώρο κατά την διαδικασία της ανατάραξης που επακολουθεί 3 Ο συνολικός όγκος του υγρού με τον διαλύτη εκχυλίσεως δεν θα πρέπει να ξεπερνά τα 3/4 της χωρητικότητας του διαχωριστικού χωνιού.

8 34 Σχήμα 3.4 Διαχωριστικό χωνί έτοιμο για απλή εκχύλιση Για να είναι αποτελεσματική η εκχύλιση θα πρέπει οι δύο φάσεις να έλθουν σε στενή επαφή. Πρίν από τον πωματισμό του χωνιού και την έντονη ανακίνησή του είναι σκόπιμο να γίνεται ένας ομαλός στροβιλισμός του περιεχομένου με το χωνί σε κάθετη θέση επί του δακτυλίου. 4 Αυτό φέρνει τις δυo στοιβάδες σε επαφή και ο πειραματιζόμενος μπορεί ενδεχομένως να εκτιμήσει για την τάση σχηματισμού γαλακτωμάτων ή αφρισμού του περιεχομένου. Στη συνέχεια το χωνί πωματίζεται για την κύρια εκχύλιση. Είναι σκόπιμο να τηρηθεί ένα πρωτόκολλο ενεργειών για να είναι η εκχύλιση άψογη και αποτελεσματική. Το χωνί κρατείται με τα δύο χέρια. Το ένα χέρι συγκρατεί την στρόφιγγα, η οποία πιέζεται με τον αντίχειρα έτσι ώστε να είναι στεγανή. Το άλλο χέρι συγκρατεί το πώμα σε σταθερή θέση, έτσι ώστε να είναι στεγανό κατά την αναστροφή του. Το χωνί αναστρέφεται με το ανοικτό άκρο προς τα πάνω και ανοίγει η στρόφιγγα 5 για εξαερισμό και εξισορρόπιση της πιέσεως στο εσωτερικό του χωνιού. Το περιεχόμενο του χωνιού αναταρράσεται ισχυρά για να αναμιχθούν όσο γίνεται καλύτερα οι δύο φάσεις.οι διαδικασίες (δ) και (ε) επαναλαμβάνονται μερικές φορές και το χωνί τοποθετείται στην κατακόρυφη θέση για να ηρεμήσει και να διαχωριστούν οι στοιβάδες. Αφαιρείται το πώμα και ανοίγεται η στρόφιγγα με προσοχή και με ομαλή ροή, έτσι ώστε να μην δημιουργηθούν περιδινήσεις, μεταφέρεται στην κωνική φιάλη η κάτω στοιβάδα Για τους ειδικά βαρύτερους διαλύτες η στοιβάδα αυτή αποτελεί το επιθυμητό εκχύλισμα, 4 Αυτή η προκαταρκτική ανάμιξη συνιστάται ιδιαίτερα όταν πρόκειται να γίνει κατά την ανάμιξη μια διαδικασία εξουδετέρωσης ( π.χ. κατεργασία με διάλυμα ahco 3 ή Νa 2 CO 3 οπότε εκλύεται αέριο CO 2 5 Κατά το άνοιγμα της στρόφιγγας λαμβάνεται πρόνοια να μην στοχεύει το ανοικτό άκρο του χωνιού κανέναν.

9 35 ενώ για τους ειδικά ελαφρότερους το εκχύλισμα βρίσκεται στο διαχωριστικό χωνί. Εν πάσει όμως περιπτώσει δεν απορρίπτεται καμμιά στοιβάδα μεχρις ότου ο πειραματιζόμενος βεβαιωθεί, ότι παρέλαβε την στοιβάδα που τον ενδιαφέρει. Απομόνωση καφείνης από το τσάϊ. Η καφεϊνη είναι ένα αλκαλοειδές που απαντά στους κόκκους του καφέ, αλλά και σε άλλες πηγές, όπως στα ώριμα φύλλα του τσαγιού και στους καρπούς του φυτού cola, από τα εκχυλίσματα του οποίου παρασκευάζονται τα ομόνυμα αναψυκτικά. Από άποψη δομής ανήκει στις πουρίνες, είναι η 1,3,7-τριμεθυλο-2,6-διοξοπουρίνη. Στα φύλλα του τσαγιού απαντά σε ποσοστό περίπου 3-5 % και συνοδεύεται από ίχνη της συγγενούς δομής (διαφέρουν στο μεθύλιο της 7-θέσεως) θεοφυλλίνης, που αποτελεί το κύριο αλκαλοειδές του κακάο. Η παραλαβή της γίνεται με εκχύλιση με θερμό νερό. H 3 C O CH 3 H 3 C O H O O CH 3 CH 3 Kαφείνη Θεοφυλλίνη β) Πειραματική διαδικασία Σε μια φιάλη 500 ml φέρονται 30 g φύλλων τσαγιού με 300 ml νερού και 15 g κονιοποιημένου ανθρακικού ασβεστίου 6. Το μίγμα ζέεται ήπια περίπου 20 min με περιοδική ανάδευση. Στη συνέχεια προστίθενται περίπου 5 g ενεργού άνθρακα ή γη διατόμων και το θερμό μίγμα διηθείται υπό κενό σε χωνί Buchner. Το διάλυμα ψύχεται στους C και εκχυλίζεται με 4x25 ml διχλωρομεθανίου 7 με ήπια ανάμιξη. Το εκχύλισμα ξηραίνεται για 10 min περίπου (a 2 SO 4 ) και αποστάζεται το μεγαλύτερο μέρος του διαλύτη και το υπόλλειμα μεταφέρεται σε ένα μικρό ποτήρι ζέσεως με περίπου 5 ml διαλύτη. Απομακρύνεται ο διαλύτης στο υδρόλουτρο και το υπόλλειμα διαλύεται σε περίπου 10 ml τολουολίου εν θερμώ. Στη συνέχεια προστίθενται περίπου ml πετρελαϊκού αιθέρα για την κρυστάλλωση της καφεϊνης. Οι κρύσταλλοι παραλαμβάνονται με διήθηση υπό κενό και πλένονται με μικρή ποσότητα ψυχρού πετρελαϊκού 6 Το ανθρακικό ασβέστιο αντιδρά με εγχρωμες προσμίξεις του υδατικού εκχυλίσματος,κυρίως ταννικών οξέων με τα οποία σχηματίζει αδιάλυτα άλατα. 7 Τα υδατικά εκχυλίσματα των φυτών σχηματίζουν συνήθως κατά την εκχυλισή τους με οργανικούς διαλύτες σταθερά γαλακτώματα. Για το λόγο αυτό δεν πρέπει να γίνεται έντονη ανατάραξη των δύο στοιβάδων. Αν τελικά σχηματιστεί γαλάκτωμα μια βοήθεια που νπορεί να δοθεί είναι η εισαγωγή στον πυθμένα του διαχωριστικού χωνιού ενός βύσματος από υαλαβάμβακα. Με τον τρόπο αυτό, ενδεχομένως να γίνει ορατή η διαχωριστική επιφάνεια των δύο φάσεων.

10 36 αιθέρα. Έχουν ωχροπράσινο χρώμα που οφείλεται στην παρουσία προσμίξεων. Για περαιτέρω καθαρισμό γίνεται εξάχνωση.