Laboratorio di chimica in casa/Filtrazione

Sommario

La filtrazione è una tecnica che permette di separare un composto solido da un composto liquido in esso insolubile (precipitato). Essa consiste semplicemente nel far passare la sospensione attraverso una membrana porosa che lascia passare la parte liquida mentre trattiene dall'altro lato la componente solida.

Filtrazione sotto vuoto

Teoria ed utilizzo

La filtrazione sotto vuoto è una tecnica ampiamente utilizzata in laboratorio per ridurre i tempi di un esperimento. Questa tecnica utilizza la differenza di pressione creata tra le due facce di un filtro per forzare un fluido ad attraversarlo, separando le particelle solide di un certo diametro.

Apparato sperimentale

Apparato Büchner per la filtrazione sotto vuoto

La filtrazione sotto vuoto richiede una apparecchiatura specifica che deve reggere alle differenze di pressione create senza implodere, ci sono vari tipi di assetti dell'apparato che si compone di:

• una pompa da vuoto: può essere ad acqua o meccanica
• un tubo di gomma a pareti spesse (da vuoto)
• un contenitore di raccolta del filtrato: una beuta codata o un pallone con pareti spesse
• una guarnizione di gomma per l'imboccatura del recipiente di raccolta
• un imbuto filtrante di Büchner o di Hirsch o un crogiolo filtrante di Gooch
• un sostegno con pinza per reggere tutto l'apparato

La scelta del tipo di contenitore di raccolta dipende dalla quantità di campione che si vuole filtrare e dal tipo di imbuto si possiede (alcuni sono già muniti di giunto per il vuoto, perciò basta un semplice pallone), la scelta più comune è la beuta codata.

La differenza tra i 3 modelli di imbuto esposti precedentemente dipende dalla geometria dell'imbuto stesso e dalla grandezza dei fori. L'imbuto Büchner è generalmente un imbuto con grandi fori a bordi alti, ottimo per filtrare grandi quantità di sostanza. L'imbuto di Hirsch è di forma conica (a differenza di quello Büchner e Gooch che sono cilindrici) con fori di piccolo calibro, viene impiegato per filtrare modeste quantità di campione. Dentro questi due imbuti viene posto un filtro di carta o di fibra di vetro garantendo la perfetta copertura di ogni foro presente sul fondo. Il crogiolo filtrante di Gooch non implica l'utilizzo di un filtro in quanto dotato sul fondo di un setto poroso di materiale ceramico o vetroso, viene utilizzato tutte le volte che il precipitato che rimane nel crogiolo debba subire dei processi termici in stufa. Maggiori informazioni sulla vetreria da laboratorio si possono trovare su Strumentazione. Se si vuole costruire la pompa da vuoto in casa leggere Pompa per filtrazioni.

1 imbuto Büchner; 2 filtro; 3 guarnizione conica; 4 beuta codata

Assemblaggio apparato

Fissare il contenitore di raccolta al sostegno con una pinza, stringendola saldamente al collo del pallone o della beuta.

Ritagliare il filtro di carta dello stesso diametro interno dell'imbuto filtrante scelto e porlo sol fondo di quest'ultimo(attenzione: quando si pone il filtro nell'imbuto non bisogna creare nessuna piega sui bordi altrimenti ci sarà il rischio di passaggio del precipitato nel contenitore di raccolta).

Porre la guarnizione di gomma spessa sull'imboccatura del contenitore di raccolta ed inserire l'imbuto. Collegare la pompa da vuoto tramite il tubo di gomma al giunto presente sul contenitore.

Svolgimento della filtrazione sotto vuoto

Accendere la pompa da vuoto, imbibire(bagnare) con una piccola quantità di solvente che contiene anche il campione(la maggior parte delle volte è acqua) il filtro facendolo aderire bene sul fondo dell'imbuto. Porre il campione da filtrare lentamente nell'imbuto versando prima la maggior parte di fase liquida surnatante e alla fine il precipitato. Eventuali residui nel contenitore di versamento(becher) dove era contenuto il campione verranno sciacquati e trasferiti nel filtro con un apposito solvente (anche acqua).

Eventuale risciacquo e parziale essiccamento del precipitato

Si può sciacquare il precipitato aggiungendo del solvente nell'imbuto e mescolando il precipitato con una bacchetta di vetro ( fare attenzione a non toccare il filtro provocando dei tagli o dei fori), è preferibile fare molti risciacqui con una piccola quantità di solvente.

Una volta risciacquato il precipitato lo si può mantenere nel filtro con l'aspirazione della pompa attiva in modo da asciugarlo parzialmente.

Termine della filtrazione sottovuoto e recupero sostanze

La prima cosa da fare è quella di scollegare il tubo, subito dopo spegnere la pompa. Questo è importante per prevenire eventuali riflussi di acqua (pompa ad acqua) o di olio (pompa meccanica) dalla pompa al contenitore di raccolta. Si procede a togliere l'imbuto dal contenitore e con l'aiuto di una spatola metallica si solleva un lembo del filtro di carta portandolo su una navicella di calcinazione o qualsiasi altro contenitore, il filtrato privo della fase solida si troverà nel contenitore di raccolta( beuta codata).

Altre tecniche

• Cromatografia
• Decantazione (e centrifugazione)
• Adsorbimento